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.

PDFHTMLJATS

Источники

  1. Dufresne A. Nanocellulose processing properties and potential applications // Current Forestry Reports. 2019. Т.  5. №.2. P. 76 – 89.
  2. Heise K. et al. Nanocellulose: recent fundamental advances and emerging biological and biomimicking applications // Advanced Materials. 2021. Т.  33. №.3. P. 2004349.
  3. Perdoch W. et al. Influence of nanocellulose structure on paper reinforcement // Molecules. 2022. Т.  27. №.15. P. 4696.
  4. Völkel L. et al. Nano meets the sheet: adhesive-free application of nanocellulosic suspensions in paper conservation // Heritage science. 2017. Т.  5. №.1. P. 1 – 17.
  5. Nikolsky S. N. et al. The fibrils untwisting limits the rate of cellulose nitration process // Carbohydrate polymers. 2019. Т.  204. P. 232 – 237.
  6. Zlenko D. V. et al. Twisting of fibers balancing the gel-sol transition in cellulose aqueous suspensions // Polymers. 2019. Т.  11. №.5. P. 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. P. 171 – 180.
  8. Khalil H. P. S. A. et al. Production and modification of nanofibrillated cellulose using various mechanical processes: a review // Carbohydrate polymers. 2014. Т.  99. P. 649 – 665.
  9. Qing Y. et al. A comparative study of cellulose nanofibrils disintegrated via multiple processing approaches // Carbohydrate polymers. 2013. Т.  97. №.1. P. 226 – 234.
  10. Stovbun S. V. et al. Zhurkov’s stress-driven fracture as a driving force of the microcrystalline cellulose formation // Polymers. 2020. Т.  12. №.12. P. 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. Et al. Nanocellulose, a tiny fiber with huge applications // Current opinion in biotechnology. 2016. Т.  39. P. 76 – 88.
  13. Moon R. J. et al. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites // Chemical society reviews. 2011. Т.  40. №.7. P. 3941 – 3994.
  14. Sun X. et al. Transforming Cellulose Into Functional Three‐Dimensional Structures //Advanced Functional Materials. 2025. P. 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. P. 18 – 29.