互动科普

俗话说“纸包不住火”，因为遇到火纸会化为灰烬；不仅如此，有了纸，火反而会燃烧得更旺，因为纸的原料—植物纤维是易燃物质。其实，纸也包不住水，遇到水纸就会变软、变“糟”，水就会漏出来。最不耐水浸泡的是卫生纸，把它放在水里几乎成“融化”状。这样看来，我们日常用的纸跟水和火都不相容。

不耐水大概是纸的最大缺点。下雨天提着纸袋在路上跑，要不了多久纸袋就泡汤了，你会很尴尬；不小心把书掉进水盆里，即使捞出来，这本书也几乎不能要了，你会很懊恼。为什么一遇到水纸就会变糟呢？那要先看看纸是怎样造出来的。

造纸技术是中国古代先民发明的，已经有2000多年的历史了。最早可追溯到西汉初年（约公元前2世纪），后经东汉蔡伦（61〜121年）的改进，形成比较规范的工艺流程，甚至今天的手工造纸基本上还是沿用蔡伦的工艺，比如中国画所用的宣纸就是按传统的工艺制作的。

无论是古代的纸，还是现代的纸，尽管工艺有所不同，填充剂有所差别，但基本原料—植物纤维都是一样的。蔡伦当年多用树皮、麻、破渔网等；而今天相对好一点的纸都用木材，即用木材做成的纸浆。

纸浆是以植物纤维为原料，经不同加工方法制得的纤维状物质。可根据加工方法分为机械纸浆、化学纸浆和化学机械纸浆；也可根据所用纤维原料分为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等。总之有了纸浆才能使其变成纸，一般来说，纸浆中纤维素分子越大越好。

无论什么纸浆，放大查看，都是由水和细碎的植物纤维（主要成分）构成的。在水中，这些纤维之间被水分子隔开，分离、错动几乎没有阻碍，所以纸浆没有任何强度可言。如果把纸浆中的水分子排除掉，那会发生什么情况呢？我们知道，纤维素是由葡萄糖组成的多糖大分子，分子式为（C₆H₁₀O₅)_n ，是典型的碳水化合物。在纤维素长链中有很多氧原子和氢原子，当去除纤维素之间的水分子后，一条纤维素上的氢原子或氧原子与另一条纤维素上的氧原子或氢原子，以氢键（一种以氢原子为基础的分子间的结合力）的形式结合在一起，这样，两条纤维素就拉起手来。尽管氢键很弱，但数量多时也会产生很强的力。

纤维素分子量一般可达5万〜250万，由此可见，如果去除水分子，两个大分子之间有可能形成若干个氢键，能把纤维素分子紧密地拉在一起。同样的原理，多个纤维素分子会交叉连接，像网一样交织粘连在一起。纸张就是根据这样的原理造出来的，尽管造纸的先民并不懂得这样的道理。

现代已经是机械化造纸了，有兴趣的读者可以手工重现一下造纸的工艺流程。手工造纸之前，先要把含纤维素的原料如树皮、破布等蒸煮捣碎，有时要加点碱性物质，去除杂质，然后打成纸浆。如果这样做有困难，可以用少量卫生纸打成纸浆（这样最简单）。加足够的水使其混合均匀，然后用细纱网在浆液中“打捞”纤维素，使其均匀铺衬在网上，这道程序叫“抄纸”。然后可以用干毛巾压干吸水，再进行晾晒，纸就被造出来了。

至此，你可能已经知道纸为什么怕水了吧。因为纸就是从水里来的，沾了水后，水分子会把纤维素间的氢键打开，并占据在氢键所在的位置，纤维素分子就会相互散开，纸就可能变为纸浆，失去了强度。有时也可利用这一点，比如在没有剪子、刀具等工具时，你想把一张纸整齐地撕开来不是件很容易的事。这时你可以沿着裁切线把纸张叠起来，然后在叠痕上沾点水，破坏掉纤维之间紧密连接的氢键，就可以整齐地把纸从你想要的地方撕开了。

以上说的都是常规的纸，实际上，今天的纸已经五花八门，根据不同的需要可造出不同的纸来。有耐火的纸，不仅自己烧不着，放在火焰上还会“分泌”出水来，用这样的纸做出的壁纸可以阻断火灾的蔓延；还有耐水的纸，比如纸币较长时间浸在水中也不会破损；甚至还有能净化空气的纸，等等。

目前，造纸大量使用的是木纤维，所以每年都用掉大量的木材，直接影响到森林植被覆盖率。为了保护环境，我们提倡节约用纸，回收循环用纸。 

（本文发表于《科学世界》2013年第6期）