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. Т.  5. № 2. С.  76–89.
  2. Heise K.. Nanocellulose: recent fundamental advances and emerging biological and biomimicking applications // Advanced Materials. 2021. Т.  3. № 33. С.  2004349.
  3. Perdoch W.. Influence of nanocellulose structure on paper reinforcement // Molecules. 2022. Т.  27. № 15. С.  4696.
  4. Völkel L.. Nano meets the sheet: adhesive-free application of nanocellulosic suspensions in paper conservation // Heritage science. 2017. Т.  5. № 1. С.  1–17.
  5. Nikolsky S. N.. The fibrils untwisting limits the rate of cellulose nitration process // Carbohydrate polymers. 2019. Т.  204. С.  232–237.
  6. Zlenko D. V.. Twisting of fibers balancing the gel-sol transition in cellulose aqueous suspensions // Polymers. 2019. Т.  11. № 5. С.  873.
  7. Bondeson D., Mathew A., Oksman K.. Optimization of the isolation of nanocrystals from microcrystalline cellulose by acid hydrolysis // Cellulose. 2006. Т.  13. № 2. С.  171–180.
  8. Khalil H. P. S. A.. Production and modification of nanofibrillated cellulose using various mechanical processes: a review // Carbohydrate polymers. 2014. Т.  99. С.  649–665.
  9. Qing Y.. A comparative study of cellulose nanofibrils disintegrated via multiple processing approaches // Carbohydrate polymers. 2013. Т.  97. № 1. С.  226–234.
  10. Stovbun S. V.. Zhurkov’s stress-driven fracture as a driving force of the microcrystalline cellulose formation // Polymers. 2020. Т.  12. № 12. С.  2952.
  11. Миронов В. Л. . Основы сканирующей зондовой микроскопии: учеб. Пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. М.: Техносфера, 2004. — 144 с.
  12. Abitbol T.. Nanocellulose, a tiny fiber with huge applications // Current opinion in biotechnology. 2016. Т.  39. С.  76–88.
  13. Moon R.J.. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites // Chemical society reviews. 2011. Т.  40. № 7. С.  3941–3994.
  14. Sun X.. Transforming Cellulose Into Functional Three‐Dimensional Structures // Advanced Functional Materials. 2025. С.  2504778.
  15. Dreyfuss-Deseigne R.. Nanocellulose films in art conservation: A new and promising mending material for translucent paper objects // Journal of Paper Conservation. 2017. Т.  18. № 1. С.  18–29.