納米材料在圖書館領域的應用前景探析*

范新容（南京工業大學圖書館）

隨著研究工作的不斷深入，納米材料已經成為材料領域研究的熱點，并且正在應用于社會各個領域。近年來，納米材料研究取得了突破性進展，已在醫藥、生物、環境保護和化工等各領域得到了應用，并顯示出它的獨特魅力。借鑒其他行業的技術與方法，本文就納米材料應用于圖書館工作的可能性及相關問題進行探索，提出意見，供同行參考指正。

1 納米材料在圖書館領域的應用可能性

在科技飛速發展的21世紀，信息、能源、環境都將對材料性質提出新的要求。器件小型化、高智能化、集成化和信息的存儲傳輸要求材料尺寸盡可能小，對材料的性能也提出了更高的要求。因此，納米材料作為一種新興的材料必將對社會經濟發展起到至關重要的作用。據統計，納米材料方面研究的文獻數量呈快速增長，引起世界范圍內的關注。納米材料的應用研究正在衛生、化學、能源、光學和環境五大領域高速發展，納米材料已開始展現其廣闊的發展前景和趨勢。

納米是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一，相當于45個原子排列起來的長度。當物質到納米尺度以后，大約是在1～100納米這個范圍空間，物質的物理和化學性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質的特殊材料，即為納米材料。納米微粒尺寸小，位于表面原子占相當大的比例。隨著粒徑減小，表面原子數迅速增加。由于納米材料中的表面原子增多，比表面積增大，使這些表面上的原子具有較高的活性，即為納米材料的表面效應，同時納米材料也具有體積效應、宏觀隧道效應等。這些性質在電子學、化工、生物醫藥等方面都有重要應用價值。近十多年圍繞著納米材料的設計、制備、功能性質等各方面的研究，都取得了豐碩的成果。

在這中間，納米憎水材料、超憎水材料能夠起到親油疏水的作用，而成為納米材料研究的前沿課題。紙質圖書引入納米憎水材料，既能提高印刷的質量，也能夠在最大程度上防止由于潮濕引起圖書損壞。納米TiO作為良好的光催化劑，可以有效地降解圖書館室內甲醛、甲苯等有機污染物，達到凈化空氣的作用。目前，納米材料在圖書館領域中的應用還很有限，作為圖書館工作者，如何利用現代科技發展成果及手段，將納米材料應用到圖書館工作中來，這是我們所面臨的新課題。

2 納米材料在圖書館工作中的應用簡析

納米材料的設計與研發已經是目前材料科學工作者正在追求的熱點課題。這方面新的科技成果也為我們圖書館工作者考慮將納米材料應用在圖書館中提供了可能與途徑。我們認為，基于納米材料自身的科學特質以及圖書館工作的多方面需求，納米材料在圖書館工作中有著潛在但卻極為廣泛的應用前景，其具有代表性和實用性的應用領域有以下一些方面。

2.1 紙質圖書防護

納米粉體材料與油墨涂料一樣，如果應用在紙張上呈現的效果更佳。長期以來，印刷與包裝最常用的材料就是紙張，優質的紙張則成為印刷品質量的保證。過去使用的紙張是由纖維物較粗、顆粒較大的樹木、竹、麻等制成，存在著一些缺陷如怕水、易潮、易腐蝕等。靜電復印紙和膠版印刷紙雖然提高質量可以達到防水、防潮功能，但不容易書寫，使印刷品質量受到影響。根據目前的技術水準和紙張的實際應用，納米技術可以改變木材的細胞結構和控制細胞的生長，通過這樣的技術生產的紙張既能夠保證良好的印刷效果，又能夠克服傳統紙張的缺點，不僅可以提高制漿率降低對環境的污染，還能起到節能減排的作用。

如果紙質圖書采用納米專用紙制作，為讀者展現的將是“另類書”。納米憎水材料、超憎水材料能夠起到親油疏水的作用，而成為納米材料研究的前沿課題。到目前為止，已經有很多類似材料報道，并引起了廣泛的關注。紙質圖書引入納米憎水材料，既能提高印刷的質量，也能夠在最大程度上防止由于潮濕引起圖書損壞。

2.2 圖書標簽及防偽

隨著科學的進步，印刷技術不斷發展，盜版日益猖獗，在中國更為嚴重。這不僅給出版商帶來了損失，也侵犯了廣大讀者的利益。只有識別盜版、做好圖書防偽，才能避免對整個社會誠信造成損害。考慮到成本和防偽效果，納米材料有望成為圖書防偽的最佳候選。

例如新型納米圖書標簽。在目前國內外圖書館普遍使用高頻和超高頻電子標簽中，超高頻的電子標簽由于體積小，所以成本低、隱蔽性好，相應的使用壽命更長，而且目前國內已有超高頻電子標簽的生產線，年生產能力1.5億只。高頻標簽體積大，只能貼在書的扉頁或底頁，讀書時容易被彎曲，或被撕毀、損壞，使用壽命一般2～3年。據最新報道，納米防偽薄膜將金屬膜與納米材料復合，形成以A1SiO/Cr為主體的多層薄膜，由于復合多層膜的光學干涉效應，薄膜反射光的顏色能夠隨著角度的變化而產生不同顏色，用這種材料制作成圖書標簽，作為納米信息存儲材料，可以將每一本書的信息存儲在里面，標簽信息可寫入圖書身份、信息等內容，可長期使用，無論溫度、光線，都不會對使用產生影響，既方便又可以實現防偽的作用。如圖1所示，這種新型的納米復合膜該膜層經過粉碎可以制備變色顏料，將這種新型復合變色顏料按照一定的比例引入到普通的油墨中就可以達到一定的防偽效果，也具有很好的耐磨性。

圖1 納米技術在圖書標簽中的應用

2.3 圖書館燈光照明

在圖書館內的閱讀區經常有讀者抱怨燈光昏暗，是因為一些圖書館燈具密度較稀、光源老化亮度不夠問題日漸突出，讀者在光線不足的條件下閱讀，嚴重影響到視力。如何大幅提高閱覽區的照明亮度，還能達到節約電能、美化環境、降低成本等要求，是圖書館工作者關注的問題。如果圖書館燈光照明采用納米節能燈，能夠較好達到這些要求。納米反射技術及納米光電科技在照明行業的應用，使照明節能取得了劃時代的進步，上升到了一個嶄新的境界，并將引領照明節能的未來。當今納米反射技術在照明領域的應用也是目前世界上最為節能、高效、環保的技術。對于中國乃至全世界節能減排將產生巨大貢獻，具有極其重大的推廣意義。

圖書館閱覽室中都是傳統的燈光照明，這種高功率燈具的部分燈光沒有被充分反射投射，被浪費的光能又聚集增加了燈具的溫度，從而降低了燈具的使用壽命；由于納米節能燈的性價比高，價格只有LED燈的三分之一，這種節能燈的發光源不存在散熱問題，使用壽命不會受到影響。納米反射技術應用于照明，是制作成新式結構的反射裝置——納米節能反光罩，適用于室內燈具如熒光燈具及燈盤等。新型納米節能燈的節能效果性能特點與目前普遍流行的LED節能燈不同，是從傳統的熒光燈產品升級而來的。燈具使用阻燃優質塑料，具有防火，絕緣性能，表面光潔透亮，防腐防塵功能。納米材料制作的燈罩也具有科技含量，其透光率更高、更亮，燈罩具有照明增效功能，透光率高，防震抗壓，堅固耐用。這種納米節能燈用于圖書館、書庫燈光照明上，燈光穿透率比LED燈穿透率高，同時納米節能燈具有防眩功能，可以降低讀者和工作人員查找書目的疲勞度，也適合在自習室使用。

2.4 圖書館書庫的防蟲防潮

目前，紙質圖書文獻長期保存在圖書館書庫中，但在庫房中的蟲蛀鼠啃致使存放的書籍面臨支離破碎、千瘡百孔的危險。據不完全統計，影響書庫中的害蟲有十幾種之多，其中以煙草甲、檔案竊蠹等危害最大。一旦它們鉆入書中，做地道式蛀食，破壞性很大，珍貴的書籍文獻就會被蛀成蜂窩，成為廢紙，失去保存的價值。我們這里所討論的納米材料就是書庫害蟲的克星。其中納米球內含豐富的納米級、微米級毛細孔道，可大量吸附空氣中的水分及有毒、有害氣體，可有效防止細菌的繁殖，功效持久、無毒環保。

實驗表明，納米球對書庫防蟲作用如下：（1）抑菌：內含納米銀成分可高效抑制細菌生長。（2）防潮：能防止紙質圖書因受潮而發霉。（3）防蟲：特別添加的天然防蟲結晶體能有效地防止害蟲的產生并且殺死害蟲。（4）祛異味：采用了防螨抗菌整理劑的復合技術，去除了臭味和致病源，又沒有破壞圖書文獻，使圖書中的防螨抗菌效果不再受環境的限制，除菌效果更徹底。另外，西北大學納米材料研究所利用溶膠與凝膠相結合的方法把新研制成的納米材料制成一種透明的膠體，涂在書畫表面后可形成一種“無機膜”，使書畫完全與外界環境隔絕，有利于書畫的長期保護。圖書館可以利用這種納米材料吸收紫外線，保護古籍的顏色不變，材質不腐壞，還可以有效地排除蟲菌對圖書館藏書的侵蝕。所以說使用了納米材料，無論對于圖書本身還是書庫環境，都具有良好的用途。

2.5 圖書館整體閱讀環境的維護與保持

近日，中國標準化協會提供的調查結果顯示，當前人們68%的疾病是由室內空氣污染造成的，室內空氣污染已成為危害人類健康的“隱形殺手”。高校圖書館開館時間長，有的屬全天連續開放，讀者在圖書館的時間較長。影響圖書館室內空氣質量的主要因素有書庫中的書刊揮發物和浮塵污染、閱覽室因人員集中二氧化碳濃度較高、圖書紙張污染、電子電磁塵埃污染等。考慮到高校圖書館特殊環境需要，保證室內空氣質量尤為重要。

簡單地使用吸附劑來吸收有機污染物，既有成本問題，也有吸附達到飽和狀態后吸附劑的脫附問題，又要消耗能量。工作人員為了增加吸附消除有機污染物的效果，又要增大吸附劑的用量，同時采用機械攪動，在圖書館里既占用空間，又增加噪聲污染是不可取的。經測試，圖書館內的有機物濃度明顯高于室外，納米TiO作為良好的光催化劑可以有效地降解甲醛、甲苯等污染物，達到最佳的圖書館室內凈化效果，同時有機物降解產生CO和水，不存在進一步處理的問題，納米降解材料不會隨時間的延長而活性下降。這種綠色的催化劑非常適合圖書館。納米TiO空氣凈化器應用在圖書館中的工作原理如圖2所示：是利用納米材料的物理吸附和化學催化作用，有效地去除空氣中有毒、有機有害污染物，從而達到凈化環境空氣的效果。受污染的空氣依次經過空氣凈化器的除塵罩、吸附層等多個單元后，經過納米材料的吸附、催化反應，將危害巨大的有機污染物完全降解為水和二氧化碳，絕大部分有機污染物也被凈化器去除，從而使空氣得到凈化。在圖書館的庫房、閱覽室及工作空間安放納米TiO光催化劑可具有殺菌、除臭、防霉和凈化空氣功能，另外這種納米催化空氣凈化器還能釋放臭氧負離子，從而保證圖書館綠色、環保的讀書環境。

圖2 光觸媒的作用原理

3 幾個亟待關注與解決的問題

綜上所述，納米材料應用于圖書館領域的前景是令人深受鼓舞的，而且，我國圖書館領域的現有工作基礎也為這些工作的推進提供了一定的條件。基于這些現有基礎，我們認為，為更好地促進納米材料在圖書館工作中的應用，進而提升圖書館工作的層次與質量，在今后工作中需要著力關注和解決以下幾方面問題。

3.1 切實提高通過運用最新科技成果提升圖書館工作重要性和緊迫性的認識

隨著科學的飛速發展，高校圖書館管理者和工作者需加快對現代科技知識和技能的學習，以適應信息時代圖書館網絡化、自動化管理和服務的要求。不僅要有較為扎實的圖書館學基礎，而且有更寬更廣的人文社會科學和數學與自然科學知識，通過不斷地了解新學科、新技術的發展動態，提高運用人類最新科技成果，進一步提升圖書館工作質量與效益的自覺性和緊迫感。從前面的分析中我們可以看到，納米材料應用于現有的圖書館工作，將帶來許多重大的，有些甚至是帶有革命性的變化與變革，將極大推動圖書館工作乃至圖書行業的發展。我們對此要有充分的認識和高度的自覺，變挑戰為契機，與時俱進，通過運用納米材料，使圖書館的工作達到時代科技發展所能支撐的最新水準。

3.2 切實解決相關技術運用、工作銜接等實際問題

隨著納米材料研究的不斷深入，特別是納米科學與圖書館工作的進一步有機結合，為許多圖書館工作面臨的具體難題提供了新的思路和解決問題的可能。但要將這種可能變成現實，將納米材料真正應用到圖書館工作中來，使科技成果得到相應轉化和有效應用，還需要科技界、產業界和圖書館界通力合作；這其中要切實解決好諸如如何降低材料成本的方法，以期最大限度地利用好納米材料，相應改進圖書館空間硬件條件和設施等技術的現實問題。但我們有理由相信，納米科技作為一門新興科學，必將對圖書館工作產生深遠的影響，利用納米科技解決圖書館紙質圖書、圖書標簽、燈光照明、空氣凈化等問題將成為未來圖書館發展的必然趨勢。

3.3 切實推進創新型圖書館建設，提高圖書館消化、應用高新技術的能力

包括納米材料在內的高新技術在圖書館的應用，也向現有的圖書館建設工作，尤其是向現有的圖書館工作者提出了新的更高要求。為了向讀者提供更好的閱讀環境和文獻信息資源服務，圖書館就必須與時俱進，而關注和促進納米材料在圖書館的應用，也就構成當下促進圖書館可持續發展的一個值得重視的重要方面。要通過切實推進學習型、創新型高校圖書館建設，不僅統一和提高大家對應用高新技術提高圖書館工作重要性、必要性的認識，更要通過一系列切實可行、行之有效的舉措，更好地提高圖書館工作人員的工作素質和能力，使相關工作真正落到實處，收到實效。

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