當液體在多孔織物表面擴散時，液體滲透吸收也在同時發生，這種現象在很大程度上限制了材料的實際應用。因此，如何能夠使液體快速鋪展并減少滲透是一個巨大的挑戰。
宣紙是中國傳統的古典書畫用紙，產于我國安徽省，制備過程需要140步，制備周期長達兩年，迄今已有1500余年歷史。宣紙由于其獨特的油墨潤濕性能，廣泛受到了中國書畫大家的喜愛并且沿用了千年。
中國科學院化學研究所的研究員對宣紙的平面二維優先鋪展現象進行了研究，他們發現水會在宣紙上快速橫向鋪展，卻很少會滲透到紙的背面。經過試驗發現，150μL的水能在宣紙表面鋪展而無任何滲透。
液體在宣紙上的二維優先鋪展現象
宣紙的主要化學成分是纖維素，它們親水性好，具有較高的表面能。與其他的紙張不同的是，宣紙是由長纖維組成，這些長纖維在紙漿干燥過程中橫向交織，而并非無序排列。因此，宣紙中的長纖維應該是層層排列的，盡管沒有明確的層間邊界。
顯微鏡下的二維優先鋪展現象
當水與宣紙接觸時，首先水會被吸入微米孔內，鋪展過程突然加速，接著，未浸潤的納米纖維孔開始吸收液體，造成液體鋪展的再次加速。隨著上層結構中液體的過度積累，液體逐漸靠近下層纖維，然后在上下層宣紙纖維之間形成液橋。液橋一旦形成，液體便會在下一層纖維表面迅速擴展，消耗大量液體，液橋逐漸變弱甚至斷裂。因此，液體在宣紙表面的橫向二維鋪展占優勢，縱向滲透則被阻斷。
二維優先鋪展機理
宣紙獨特的鋪展性能主要歸功于其獨特的層狀微/納米孔復合結構和化學成分。在中國宣紙的啟發下，研究人員用靜電紡絲法制備了類似于宣紙結構的醋酸纖維素膜，經過水解過程，獲得與宣紙表面微納米結構及化學組成相似的纖維素紙張。實驗結果表明，該納米纖維素紙張能夠實現175μL水的快速鋪展而無滲透，比宣紙具有更好的鋪展性能。
相關文章在線發表在Advanced Functional Materials上，這項工作通過對宣紙二維優先鋪展的現象進行研究和模擬，可以為設計各向異性潤濕織物的應用提供靈感，例如研究開發新型防滲透服裝材料等。
[編輯：田田]
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