狼毒草韧皮纤维与5种藏纸纤维超微结构的对比研究

杨 娟 韦 荃 杜少飞

（四川博物院，四川成都，610071）

藏纸是以藏区广泛生长的狼毒草根部韧皮纤维为主要造纸原料，采用浇纸法生产的一种具有民族特色的手工纸［1-2］。浇纸法造纸的主要流程为：采料—清洗—捶捣—去皮—撕料—煮料—捶打—打浆—浇造—晾干—揭纸等。首先，将狼毒草根洗净后通过石头捶捣分离内芯，再用小刀去掉褐色外皮后得到白色的韧皮纤维。将韧皮纤维加碱水蒸煮，用石头将蒸煮后的浆料捶打成薄饼状，接着将浆料放入盛水陶罐中，用双手飞快搓动一头带有叶轮的木器，使纸浆悬浮均匀。将布帘轻轻放在干净清澈且流动的水池中，用瓢等工具将搅拌好的纸浆浇在布帘上面，待纸浆均匀、平整后将布帘从水池中抬起、取出，放在阳光下晾晒，最后将晾干后的纸从布帘上揭下来即可［3］。由于浇纸法没有经过压榨工序，因此制得的纸张表面粗糙，厚薄不均，且形成的纸张一般较厚。但相比于用竹帘深入浆池捞纸的抄纸法，采用浇纸法制作的纸张表面没有明显的竹帘纹，只有印迹较浅的布织纹或织纹不显。

雪域高原孕育出的神奇而独特的藏纸，是藏传文化的瑰宝。由于狼毒草本身具有一定的毒性，因此，以藏纸为载体的经书卷册、政府公文、档案卷宗等，具有久经岁月不怕虫蛀、鼠咬、不腐烂、不变色等优良特性，因而受到众多书法家、收藏家的喜爱［4-5］。传统藏纸的生产制作只能依靠手工完成，劳动强度大，所以生产成本高、产量低下。随着科技的进步，在当今互联网飞速发展的时代背景下，市场上流通的现代藏纸质量参差不齐，价格差异大，对人们选用藏纸增添了一定的盲目性，而选择的不确定性主要源于对藏纸的组成结构不明确。近年来，已有研究者开展了藏纸的相关研究，大多集中于藏纸制作工艺、理化性能、耐久性等方面［6-8］。而部分关于藏纸纤维特征展开的研究，并不能直观反映藏纸纤维特有的形貌结构，为藏纸的辨别增添了难度［9］。本研究采用扫描电镜（SEM）对狼毒草韧皮纤维和几种市售藏纸纤维进行微观形貌分析，以期为市售藏纸的纤维识别提供形态学判断依据。

1 实 验

1.1 原料

用于分析的狼毒草根取自西藏自治区拉萨市尼木县，表皮呈褐色，韧皮纤维为乳白色，内芯为浅黄色。用于对比观察的棉纤维取自医用消毒棉签上的棉纤维。藏纸主要从拉萨、阿坝州等藏纸原产地及通过互联网平台购买。5种市售藏纸均具有色黄、质地坚韧、手感粗糙等藏纸的典型特征，其基本信息如表1所示。因1#纸张质地薄，因此其表面可见明显的布纹孔，即织纹（见图1）。

表1 5种市售藏纸的基本信息Table 1 Basic information for 5 commercial Tibetan papers

图1 1#藏纸表面的布纹孔Fig.1 Holes on the surface of Tibetan paper 1#

1.2 分析方法

取1 cm 长的狼毒草根，用手术刀沿直径将其切开，以纵剖面为观察面。采用导电胶将其粘在样品座上。同时，将1#～5#纸样分别裁剪成1 cm×1 cm 大小的纸样，用导电胶粘牢于样品座。为保证观察质量，将各样品放入离子溅射仪中喷镀一薄层金属Pt膜以提高导电性。采用JSM-7100F型场发射扫描电镜（日本电子）进行微观形态观察。仪器分析条件为：加速电压0.2 V～30 kV连续可调，束流范围1 pA～200 nA连续可调，放大倍率为10～1000000倍。

2 结果与讨论

2.1 狼毒草纤维的微观形貌特征

狼毒草根韧皮纤维的SEM 图如图2 所示。从图2（a）可以看出，狼毒草根韧皮纤维结构细长，呈扁平带状，部分纤维发生了转曲。从进一步放大的图像（见图2（b））中可以看到，狼毒草根韧皮纤维表面有不规则凹痕或棱状竖条纹，纤维端头呈尖钝形（见图2（c））。从图2（d）可以看出，狼毒草根韧皮纤维呈螺旋状转曲，中部有一道明显的棱状竖条纹。经测量，纤维宽度为9.03 µm，转曲长度约50 µm。根据相关研究可知，天然转曲是棉纤维特有的结构特征，也是从形态学角度将棉纤维与其他纤维区分开来的判断依据［10］。为进一步明确两种纤维之间的异同，对棉纤维的微观形貌进行观测，结果如图3所示。从图3（a）可以看出，棉纤维为带状的转曲结构，一面结构光滑，另一面两侧微微向内收卷。通过进一步放大图像（见图3（b））能观察到收卷面均匀密布着褶状细丝。

图2 狼毒草根韧皮纤维的SEM图Fig.2 SEM images of bast fibers of Stellera chamaejasme

图3 棉纤维的SEM图Fig.3 SEM images of cotton fibers

由上述观察结果可知，狼毒草根韧皮纤维的形态结构特征为扁平带状，表面有不规则凹痕或棱状竖条纹。同时，狼毒草根韧皮纤维具有与棉纤维类似的天然转曲特性，不同的是，棉纤维表面有褶状细丝结构，而狼毒草根韧皮纤维表面只有少量不规则竖纹，因此，从转曲纤维表面的二级结构能有效区分狼毒草根韧皮纤维和棉纤维。已有研究表明，转曲结构能够有效提高纤维间的抱合力［11］。因此，以狼毒草根韧皮纤维为主要原料生产的藏纸具有结构坚韧、不易撕破等特点。

2.2 市售藏纸的微观形貌分析

5种市售藏纸的SEM 图分别如图4～图8所示。图4 为 1#藏纸的 SEM 图。由图 4（a）可知，1#藏纸纤维形态特征主要有两种：一种为扁平带状结构，另一种为转曲结构。从转曲纤维的SEM放大图像（见图4（b））可以看出，其纤维表面有一条明显的棱状竖条纹，与狼毒草韧皮纤维的结构形态一致，且整个纸样中未见其他形态结构的纤维，说明一等品的雪拉藏纸是采用单一的狼毒草根韧皮纤维为原料制成。

图4 1#藏纸SEM图Fig.4 SEM images of Tibetan paper 1#

图 5 为 2#藏纸的 SEM 图。由图 5 可知，2#藏纸中含有多种结构形态的纤维，其中，以扁平和转曲的纤维居多。从图5（a）右上角图像可观察到圆直的棒状纤维，且棒状纤维表面有明显竖条纹，从图5（a）左上角图像可以看到，转曲纤维有多个转曲点。从图5（b）还能观察到扭折纤维，从扭折纤维的表面形貌可见，纤维整体为扁平带状，扭折处可见明显折痕。在微观尺度下，折叠扭转纤维与天然转曲纤维存在较明显的差异，说明纤维发生扭折应是造纸过程中打浆的结果。此外，还可在2#藏纸中观察到管状结构（见图5（c）），与狼毒草根的内芯结构一致（见图5（c）右上角），以及网状的管胞结构（见图5（d））。以上纤维微观形态结果表明，2#藏纸是由狼毒草韧皮纤维为主要原料、添加少量其他植物纤维混合抄造制得。

图5 2#藏纸SEM图Fig.5 SEM images of Tibetan paper 2#

图 6 为 3#藏纸的 SEM 图。从图 6 可以看出，3#藏纸的纤维整体形态为扁平和转曲两种结构，未见其他形态的纤维特征结构，说明3#藏纸也是采用狼毒草根韧皮纤维为原料制作而成。通过观察和测量可知，3#藏纸中未观察到明显的纤维断裂，整体为长纤维，纤维宽度约10µm，与狼毒草根韧皮纤维的宽度接近，说明3#藏纸制作过程中，打浆对其纤维长度和宽度的影响较小。

图6 3#藏纸SEM图Fig.6 SEM images of Tibetan paper 3#

图7 和图8 分别是通过2 个互联网平台购买的两种藏纸的SEM 图。从4#藏纸的整体形态图（见图7（a））可知，该纸样是由直径约10µm 的棒状纤维构成，通过进一步放大图像（见图7（b））能观察到棒状纤维表面有清晰的竖条纹。图8（a）为5#藏纸的整体形态，通过观察发现，其纤维形态与4#藏纸的近似，由直径约10µm 的竖条纹棒状纤维（见图8（b））构成。在4#藏纸和5#藏纸中均未观察到狼毒草根韧皮纤维的特征结构，说明4#藏纸和5#藏纸均为由其他植物纤维为原料制作而成的纸张（严格意义上说，这两种纸并非藏纸），而非采用狼毒草根韧皮纤维为原料制作的藏纸。

图7 4#藏纸SEM图Fig.7 SEM images of Tibetan paper 4#

图8 5#藏纸SEM图Fig.8 SEM images of Tibetan paper 5#

3 结 论

扫描电镜（SEM）具有操作方便、分析快速、放大倍数高、结果直观等特点，采用SEM 作为分析手段，获得了狼毒草根韧皮纤维及5种市售藏纸的纤维微观形貌结构信息。对藏纸的纤维结构识别提供了超微形态学判断依据，为有效选取藏纸提供参考价值，本研究主要结论如下。

3.1 狼毒草根韧皮纤维具有与棉纤维相同的天然转曲特性，通过进一步观察、对比转曲结构的超微形态发现，狼毒草根韧皮纤维与棉纤维在超微结构上存在可识别差异，从而可以通过超微结构区分狼毒草根韧皮纤维和棉纤维。

3.2 由于藏纸纸张等次的不同，同一生产厂家使用的造纸原料具有明显差别。等次高的纸张，主要以狼毒草根韧皮纤维为原料造纸，而等次相对较低的藏纸则采用狼毒草韧皮纤维与其他植物纤维混合抄制，说明现代藏纸的造纸原料相比以往发生了一定程度改变。

3.3 根据来源不同，市售藏纸纤维微观形态存在可分辨差异，从原产地购买的藏纸主要以狼毒草根韧皮纤维为原料；而通过互联网平台购买的两种“藏纸”样品，虽然从宏观上具有藏纸的外观、质地和手感，但通过微观分析并未观察到狼毒草根韧皮纤维的特征结构。由于此次用于分析的样品数量有限，只能说明这两种纸样并非使用狼毒草根韧皮纤维为原料制作的藏纸。建议消费者在采购藏纸时，尽量从原产地购买或选择从原产地供货的电商购买。