О применении отечественной нанодисперсной целлюлозы при реставрации бумаги

DOI: 10.24412/2782-5027-2025-4-53-63

Михалева М. Г. , Занин А. М. , Веденкин А. С. , Политенкова Г. Г. , Соболев М. И. , Масленникова Н. П. , Лоцманова Е. М. , Кащеев А. А. , Стовбун С. В.  О применении отечественной нанодисперсной целлюлозы при реставрации бумаги

Михалева Мария Геннадьевна — кандидат физико-математических наук; ФГБУН «ФИЦ ХФ РАН», старший научный сотрудник лаборатории химической физики биосистем
E-mail: maria.mikhaleva@chph.ras.ru

Занин Анатолий Михайлович — кандидат химических наук; ФГБУН «ФИЦ ХФ РАН», старший научный сотрудник лаборатории химической физики биосистем
E-mail: anatolyi.zanin@chph.ras.ru

Веденкин Александр Сергеевич — ФГБУН «ФИЦ ХФ РАН», научный сотрудник лаборатории химической физики биосистем
E-mail: vedenkin@chph.ras.ru

Политенкова Галина Григорьевна — ФГБУН «ФИЦ ХФ РАН», научный сотрудник лаборатории химической физики биосистем
E-mail: alina.politenkova@chph.ras.ru

Соболев Михаил Иванович — ФГБУН «ФИЦ ХФ РАН», эксперт лаборатории химической физики биосистем
E-mail: smi828@yandex.ru

Масленникова Надежда Павловна — художник-реставратор высшей категории; ФГБУН «АРАН», старший научный сотрудник; ФГБНИУ «ГОСНИИР», художник-реставратор высшей категории отдела научной реставрации произведений прикладного искусства
E-mail: nadine@bk.ru

Лоцманова Екатерина Михайловна — Федеральный центр консервации библиотечных фондов Российской национальной библиотеки, ведущий научный сотрудник
E-mail: incunabula.fcc@mail.ru

Кащеев Алексей Анатольевич — ФГБУН «АРАН», старший научный сотрудник
E-mail: alexka27@mail.ru

Стовбун Сергей Витальевич — доктор физико-математических наук; ФГБУН «ФИЦ ХФ РАН», заведующий лабораторией химической физики биосистем
E-mail: s.stovbun@yandex.ru

Данная работа описывает перспективность применения наноцеллюлозы в реставрационных целях, предлагая эффективные методы восстановления бумажных документов. В работе обсуждаются свойства и процесс получения наноразмерной фракции целлюлозы, пригодной для использования в реставрации. Наноцеллюлоза как перспективный материал обладает огромной удельной поверхностью, биоразлагаема и биосовместима. Псевдо-наноцеллюлоза, получаемая в лабораторных условиях и применяемая нами для реставрации, является менее энергозатратным в производстве продуктом, чем истинная наноцеллюлоза, и представляет собой не полностью раскрученные микрофибриллы. Это делает ее идеальным кандидатом для реставрационных работ, где не требуется многотоннажное производство. В статье описан лабораторный способ получения псевдо-наноцеллюлозы, включающий в себя кислотный гидролиз и ультразвуковую обработку. С точки зрения химической физики представлен процесс формирования — из перекрученных волокон наноцеллюлозы — трехмерной решетки, которая обеспечивает армирование бумажных носителей. Взаимопроникновение решеток псевдо-наноцеллюлозы и бумаги механически усиливает взаимодействие между ними, превосходя традиционные синтетические консолиданты. Продемонстрирована практическая возможность применения наноцеллюлозы для реставрации документов на бумажной основе. Установлено, что псевдо-наноцеллюлоза обладает хорошей адгезией к бумаге различного состава и остается прозрачной на бумаге после высыхания, не создавая дополнительного вуалирования текста. Показано, что раствор псевдо-наноцеллюлозы укрепляет поврежденную бумагу с минимальными визуальными изменениями, что важно для сохранения эстетики документов. Применение псевдо-наноцеллюлозы упрощает реставрацию хрупких, полупрозрачных документов с высоким содержанием древесной массы. Исследования показали увеличение сопротивления излому и прочности на разрыв после обработки псевдо-наноцеллюлозой.

Армирование, атомно-силовая микроскопия, бумага, наноцеллюлоза, прочность, реставрация, суспензия, фибриллы.

PDFHTMLJATC

Источники

  1. Dufresne A. Nanocellulose processing properties and potential applications. Current Forestry Reports. 2019.
  2. Heise K. Nanocellulose: recent fundamental advances and emerging biological and biomimicking applications. Advanced Materials. 2021.
  3. Perdoch W. Influence of nanocellulose structure on paper reinforcement. Molecules. 2022.
  4. Völkel L. Nano meets the sheet: adhesive-free application of nanocellulosic suspensions in paper conservation. Heritage science. 2017.
  5. Nikolsky S. N. The fibrils untwisting limits the rate of cellulose nitration process. Carbohydrate polymers. 2019.
  6. Zlenko D. V. Twisting of fibers balancing the gel-sol transition in cellulose aqueous suspensions. Polymers. 2019.
  7. Bondeson D.Mathew A.Oksman K. Optimization of the isolation of nanocrystals from microcrystalline cellulose by acid hydrolysis. Cellulose. 2006.
  8. Khalil H. P. S. A. Production and modification of nanofibrillated cellulose using various mechanical processes: a review. Carbohydrate polymers. 2014.
  9. Qing Y. A comparative study of cellulose nanofibrils disintegrated via multiple processing approaches. Carbohydrate polymers. 2013.
  10. Stovbun S. V. Zhurkov’s stress-driven fracture as a driving force of the microcrystalline cellulose formation. Polymers. 2020.
  11. Миронов В.  Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: учеб. Пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. 2004.
  12. Abitbol T. Nanocellulose, a tiny fiber with huge applications. Current opinion in biotechnology. 2016.
  13. Moon R.J. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical society reviews. 2011.
  14. Sun X. Transforming Cellulose Into Functional Three‐Dimensional Structures. Advanced Functional Materials. 2025.
  15. Dreyfuss-Deseigne R. Nanocellulose films in art conservation: A new and promising mending material for translucent paper objects. Journal of Paper Conservation. 2017.