韓國著名導(dǎo)演樸贊郁的新片《無可奈何》講述了擁有25年造紙經(jīng)驗(yàn)的資深技師被解雇后，為了再次回到造紙業(yè)而引發(fā)的一系列鬧劇。

片中的造紙技師將造紙視為無比崇高的事業(yè)，對心上人表白時(shí)說的是“你的嘴唇比最高級的秋本描圖紙還要柔軟”；等不到面試郵件或短信時(shí)突然大叫著“如果我們都不用紙了，那誰會(huì)用呢”沖向信箱……

《無可奈何》

沉浸在電影令人啼笑皆非的黑色幽默之余，我們不禁思考：紙，這種人類文明的千年載體，從何處走來，又將在人工智能時(shí)代將走向何方？

《無可奈何》

文/張立民 王國強(qiáng)

張立民，中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院博士后。

王國強(qiáng)，中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院研究員。

01.

從“笨重”到“輕便”：

古代紙張的誕生與改良

古埃及人在莎草紙上書寫，中國人在甲骨、青銅器上刻字，而歐洲人則用羊皮卷記錄文獻(xiàn)。但是，這些載體要么笨重（一片竹簡只能寫幾個(gè)字，一部《論語》需要數(shù)百片竹簡），要么昂貴（絲帛、羊皮卷只有貴族才能使用），知識傳播始終受限。

莎草紙

羊皮卷

直到東漢時(shí)期，蔡倫的出現(xiàn)改變了這一局面。公元105年，蔡倫總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，用樹皮、麻頭、破布、漁網(wǎng)為原料，通過切料、煮爛、搗漿、攤平、晾干的流程，制成了世界上第一張植物纖維紙。這種紙不僅輕便（一張紙能寫數(shù)十個(gè)字），而且成本低廉（原料隨處可見），很快取代竹簡、絲帛，成為主流書寫載體。史書記載，蔡倫造紙術(shù)問世后，“天下咸稱蔡侯紙”，知識開始通過紙張快速傳播。紙張的普及改變了人們的書寫習(xí)慣和閱讀習(xí)慣，使普通人也能夠獲取信息和知識。

此后，紙張技術(shù)在世界各地不斷改良。唐代工匠在紙漿中加入黃檗，制成“防蟲紙”，讓書籍保存更久，如敦煌莫高窟出土的唐代佛經(jīng)歷經(jīng)千年仍完好無損。宋代出現(xiàn)“活字印刷紙”，紙張表面更光滑、厚度更均勻，適配活字印刷技術(shù)，推動(dòng)了“四書五經(jīng)”的大規(guī)模傳播。12世紀(jì)，造紙術(shù)傳入歐洲，意大利工匠用亞麻纖維造紙，制成的羊皮紙?zhí)娲?，為文藝?fù)興時(shí)期的手稿傳播提供了關(guān)鍵載體（達(dá)·芬奇的許多手稿就是寫在這種亞麻紙上的）。

亞麻纖維造的紙

02.

近代突破：從“手工”到“機(jī)器”，

紙張的“標(biāo)準(zhǔn)化”革命

18世紀(jì)工業(yè)革命后，紙張生產(chǎn)進(jìn)入機(jī)器時(shí)代，徹底擺脫了手工依賴。1798年，法國發(fā)明家尼古拉斯-路易斯·羅伯特發(fā)明了“長網(wǎng)造紙機(jī)”，首次實(shí)現(xiàn)紙張的連續(xù)生產(chǎn)。在此之前，手工造紙每天最多生產(chǎn)幾十張，而長網(wǎng)造紙機(jī)每天能生產(chǎn)數(shù)千張，且紙張厚度、強(qiáng)度更均勻。

長網(wǎng)造紙機(jī)

19世紀(jì)中葉，木材成為造紙的主要原料，解決了原料短缺的問題。在此之前，造紙多依賴破布、亞麻等，隨著紙張需求激增，原料供應(yīng)不足。德國科學(xué)家發(fā)明的木材制漿法，將木材打碎成漿，再去除雜質(zhì)，制成的紙漿成本低、產(chǎn)量高，很快成為全球主流。到了20世紀(jì)初，紙張已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。不同國家的紙張尺寸、質(zhì)量有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這為全球知識交流、商業(yè)活動(dòng)提供了便利。

同時(shí)，紙張的功能化也開始起步。20世紀(jì)30年代，美國公司在紙漿中加入防水劑，制成“防水紙”，用于食品包裝（如牛奶盒內(nèi)層）；50年代，“復(fù)寫紙”誕生，通過在紙張背面涂覆色素，實(shí)現(xiàn)“一次書寫、多份復(fù)制”，成為辦公場景的必備品；70年代，“熱敏紙”出現(xiàn)，利用熱敏涂層遇熱變色的特性，廣泛用于超市收銀小票、ATM憑條，開啟了紙張“即時(shí)記錄”的時(shí)代。

復(fù)寫紙

熱敏紙

03.

現(xiàn)代“黑科技”：紙張不再只是“記錄工具”

隨著納米材料、柔性電子技術(shù)與傳統(tǒng)造紙工藝的深度融合，紙張不再局限于“承載油墨文字”的單一角色，而是開啟了“跨界進(jìn)化”——從單純的“記錄載體”逐步升級為集感知、響應(yīng)、存儲(chǔ)于一體的“智能設(shè)備”。一系列顛覆大眾認(rèn)知的“智能紙”應(yīng)運(yùn)而生，悄然改變著人們的生產(chǎn)與生活方式。

“變色紙”通過材料涂層技術(shù)，讓紙張擺脫了靜態(tài)色彩的束縛，實(shí)現(xiàn)了按需動(dòng)態(tài)顯示?？茖W(xué)家在紙張表面涂覆一層厚度約2微米的電致變色薄膜（主要成分為鎢氧化物或紫羅精衍生物），這種材料在低電壓（1~3伏）控制下，會(huì)通過離子遷移改變自身光學(xué)特性，從而呈現(xiàn)黑、白、藍(lán)、紅、綠等16種以上的純色或漸變色，且色彩切換響應(yīng)時(shí)間僅需0.5秒，斷電后顏色可穩(wěn)定保持?jǐn)?shù)月，能耗僅為傳統(tǒng)電子屏的1/20。更具環(huán)保價(jià)值的是“可逆變色紙”，它采用溫敏型微膠囊墨水，用專用筆在紙上書寫后，字跡清晰如普通墨水。當(dāng)用熱風(fēng)槍或恒溫板加熱至60℃時(shí)，微膠囊內(nèi)的色素分子會(huì)暫時(shí)分解，字跡瞬間消失；待紙張冷卻至室溫（約25℃），色素分子重新聚合，字跡又會(huì)完整恢復(fù)。這種特性讓它可反復(fù)使用，一本A5規(guī)格的可逆變色筆記本可替代30本普通草稿本，每人每年能減少約2千克的紙張消耗，尤其適合學(xué)生、設(shè)計(jì)師等高頻書寫人群。

電子價(jià)簽紙誕生于20世紀(jì)80年代的歐洲，實(shí)際上真正蓬勃發(fā)展是近十幾年，因?yàn)闅W洲的人工成本一直持續(xù)上升。電子價(jià)簽紙的厚度與普通超市價(jià)簽一致，背后搭載微型無線模塊。工作人員無須推著工具車逐架更換紙質(zhì)價(jià)簽，只需在后臺(tái)系統(tǒng)修改價(jià)格后，通過手機(jī)App向?qū)?yīng)價(jià)簽發(fā)送指令，價(jià)簽紙便會(huì)自動(dòng)切換顯示新價(jià)格。這不僅節(jié)省人力，還避免了“價(jià)簽與實(shí)際售價(jià)不符”的消費(fèi)糾紛。

電子價(jià)簽紙

“存儲(chǔ)纖維紙”的出現(xiàn)，讓紙張從傳統(tǒng)的“信息載體”向“信息節(jié)點(diǎn)”邁進(jìn)了一步。與科幻中的“可存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的紙”不同，這項(xiàng)技術(shù)依托的并不是高密度芯片，而是近年來興起的可編程微電子纖維。2009年，比利時(shí)科研團(tuán)隊(duì)展示了一種新的3D集成工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)厚度小于60微米的柔性電子系統(tǒng)。這種超薄芯片封裝技術(shù)允許在傳統(tǒng)的低成本柔性基板上集成完整的系統(tǒng)。這為低成本、不顯眼的可穿戴電子產(chǎn)品鋪平了道路。2022年，美國麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)利用多材料熱拉伸工藝，將微型存儲(chǔ)單元（可記錄少量數(shù)據(jù)，如編號、環(huán)境參數(shù)日志等）封裝在導(dǎo)電纖維中，并將這種纖維織入紙基材料。整個(gè)存儲(chǔ)單元寬度不足200微米，因此嵌入后完全不破壞紙張的柔韌性與可印刷性。這類“帶芯紙”雖然無法像U盤那樣存下照片或視頻，但可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)記與防偽溯源，如寫入一個(gè)128位的唯一碼、一次環(huán)境記錄或某次鑒定操作的時(shí)間戳。研究團(tuán)隊(duì)特別強(qiáng)調(diào)，該技術(shù)的目標(biāo)并非高容量存儲(chǔ)，而是讓每張紙都具備獨(dú)一無二的電子身份。目前，這類可記錄信息的纖維紙已在部分檔案館、博物館和高價(jià)值文件管理機(jī)構(gòu)試行，用于防偽、追蹤、環(huán)境監(jiān)測與真?zhèn)悟?yàn)證等場景。研究人員預(yù)計(jì)，隨著微型電子纖維的制造成本下降，未來5~10年，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)逐步擴(kuò)展到包裝、防偽證書及藝術(shù)品認(rèn)證等更廣泛的領(lǐng)域，成為紙張從“靜態(tài)載體”向“可交互材料”邁進(jìn)的重要一步。

比利時(shí)研究團(tuán)隊(duì)制作出存儲(chǔ)紙

“發(fā)電紙”作為最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地的智能紙技術(shù)之一，其核心突破在于將“能源生成”能力嵌入紙張的微觀結(jié)構(gòu)。2023年，中國科研團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)紙漿中均勻混入直徑僅為10~30納米的氧化鋅納米線（一種具備優(yōu)異壓電效應(yīng)的半導(dǎo)體材料），經(jīng)過特殊壓制工藝制成發(fā)電紙。其厚度與普通A4紙相當(dāng)，卻能通過微小機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能：只要受到輕微按壓（如手指輕觸的壓力、微風(fēng)拂過的震動(dòng)，甚至雨滴墜落的沖擊力），紙內(nèi)的氧化鋅納米線就會(huì)因形變產(chǎn)生電勢差，進(jìn)而輸出穩(wěn)定電流，每平方厘米紙張?jiān)诔Ｒ?guī)觸摸下可產(chǎn)生50~100微安的電流。這種“自發(fā)電”特性讓它在場景應(yīng)用中極具優(yōu)勢。在商業(yè)領(lǐng)域，它可制成商場的智能海報(bào)。這種海報(bào)表面印有超薄柔性LED燈組，無須外接電源或電池，觀眾用手指觸摸海報(bào)上的產(chǎn)品圖案，電流便會(huì)驅(qū)動(dòng)LED燈點(diǎn)亮對應(yīng)區(qū)域，同步顯示產(chǎn)品參數(shù)、優(yōu)惠信息甚至短視頻片段，互動(dòng)感遠(yuǎn)超傳統(tǒng)靜態(tài)海報(bào)。在應(yīng)急救災(zāi)場景中，它被加工成面密度僅為0.5千克/米2的輕質(zhì)帳篷面料。在野外當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)時(shí)，這種帳篷面料因晃動(dòng)產(chǎn)生的持續(xù)電流，可通過內(nèi)置導(dǎo)線為應(yīng)急燈供電（單次微風(fēng)可維持燈光亮30分鐘以上），也能為對講機(jī)充電，解決了災(zāi)區(qū)缺電情況下的基礎(chǔ)通信與照明難題。

中國科研團(tuán)隊(duì)研制出高柔韌性單晶硅太陽能發(fā)電紙

04.

未來：紙張的“無界”可能

智能紙的發(fā)展正以肉眼可見的速度突破人類對“紙”的傳統(tǒng)認(rèn)知邊界，它不再只是承載文字的靜態(tài)載體，更成為融合多領(lǐng)域技術(shù)的動(dòng)態(tài)“功能體”。

目前，科學(xué)家聚焦的“生物兼容紙”研發(fā)，正是為解決醫(yī)療場景中的痛點(diǎn)而生。傳統(tǒng)傷口敷料需頻繁拆卸觀察，不僅易破壞創(chuàng)面愈合環(huán)境，還可能延誤感染預(yù)警。生物兼容紙以可降解天然材料為基底，除了常見的玉米淀粉外，還添加了殼聚糖（一種具有天然抗菌性的海洋生物提取物）增強(qiáng)韌性，再嵌入由納米級電極構(gòu)成的生物傳感器陣列。當(dāng)它被制成超薄傷口敷料貼合皮膚時(shí)，傳感器能實(shí)時(shí)捕捉創(chuàng)面的pH值（正常傷口的pH值為5.5~6.5，感染后會(huì)升至7.5以上）、局部溫度（感染時(shí)會(huì)升高0.5~1℃），甚至能檢測炎癥因子濃度。一旦出現(xiàn)感染跡象，敷料中的pH敏感染料會(huì)與炎癥代謝物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從原本的透明狀態(tài)逐漸變?yōu)樾涯康募t色。這種“可視化預(yù)警”無須拆卸敷料，醫(yī)生通過肉眼就能快速判斷，大大降低了創(chuàng)面二次損傷的風(fēng)險(xiǎn)。更關(guān)鍵的是，當(dāng)傷口愈合、敷料完成使命后，它會(huì)在人體體液和皮膚微生物的作用下，3~7天內(nèi)完全降解為二氧化碳和水，既不會(huì)像傳統(tǒng)醫(yī)用膠布那樣留下膠痕，也避免了塑料敷料造成的醫(yī)療垃圾污染。

另一大研發(fā)方向“柔性顯示紙”，則正在重構(gòu)信息載體的便攜性與交互體驗(yàn)。傳統(tǒng)電子書閱讀器雖輕便，但屏幕多為剛性玻璃材質(zhì)，折疊時(shí)易損壞，且色彩顯示效果有限；而柔性顯示紙通過將厚度僅20微米（相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑1/5）的超薄柔性O(shè)LED顯示模組與經(jīng)過特殊處理的高強(qiáng)度纖維素紙基材復(fù)合，讓“紙”同時(shí)擁有了傳統(tǒng)紙張的柔韌與電子屏幕的動(dòng)態(tài)特性。它能像報(bào)紙一樣隨意折疊成掌心大小，卷曲后直徑可縮小至1厘米（能輕松塞進(jìn)錢包或筆袋），展開后又能呈現(xiàn)高清彩色動(dòng)態(tài)圖像與視頻，且屏幕亮度會(huì)隨環(huán)境光自動(dòng)調(diào)節(jié)，長時(shí)間觀看也不易眼疲勞。未來，它極有可能替代現(xiàn)有電子書閱讀器。出差時(shí)，你不必?cái)y帶厚重的平板電腦，只需將柔性顯示紙卷成鋼筆粗細(xì)放入口袋，在咖啡館展開就能瀏覽彩色電子雜志。閱讀時(shí)，柔性顯示紙支持多點(diǎn)觸控，手指輕點(diǎn)就能翻頁，甚至能直接在“紙”面用專用筆做筆記，筆記會(huì)通過內(nèi)置的無線模塊自動(dòng)同步到云端。更有趣的是，它還能模擬傳統(tǒng)紙張的翻頁聲，在保留紙質(zhì)閱讀質(zhì)感的同時(shí)，兼具數(shù)字內(nèi)容的便捷性。

從東漢蔡倫用樹皮、麻頭制成的植物纖維紙，到今天能“感知”“顯示”的智能紙，紙張的進(jìn)化從未因時(shí)代變遷而停滯。蔡侯紙取代了笨重的竹簡，讓知識得以低成本傳播；而智能紙則打破了紙與科技的壁壘——它不再局限于“記錄信息”的單一功能，而是成為材料科學(xué)（可降解高分子材料）、電子工程（柔性電路與OLED技術(shù)）、生物醫(yī)學(xué)（生物傳感與抗菌技術(shù)）交叉創(chuàng)新的平臺(tái)：基材來自材料領(lǐng)域的突破，功能依賴電子與生物領(lǐng)域的融合，每一次技術(shù)迭代都在重構(gòu)“紙”的價(jià)值。或許未來某一天，我們手中的“紙”會(huì)真正成為連接物理世界與數(shù)字世界的橋梁：在教室里，學(xué)生用的“紙”既能像傳統(tǒng)課本一樣用鉛筆書寫批注，又能點(diǎn)擊插圖播放化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻；在醫(yī)院里，醫(yī)生手持的“紙”能實(shí)時(shí)顯示患者的心率、血壓等數(shù)據(jù)，折疊后又能像紙質(zhì)病歷一樣存檔；甚至在日常生活中，超市的購物袋可能是柔性顯示紙制成的，既能承重，又能顯示商品折扣信息。到了那時(shí)，“紙”將既保留著指尖觸碰時(shí)的溫潤質(zhì)感，又滿載著科技賦予的智能與便捷，真正融入生活的每一個(gè)角落。

《無可奈何》

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