中国科学技术大学科技史与科技考古系龚德才教授研究团队（文物保护科学基础研究中心），针对砑光工艺这一中国传统手工纸加工工艺展开系统科学研究，量化揭示了砑光及白蜡处理后砑光处理对宣纸、竹纸、韩纸三种传统手工纸力学性能与形稳性的影响规律，为传统造纸工艺优化和纸质文物保护修复提供了关键实证数据。相关研究成果以Effects of Stone-Calendering on Traditional Handmade Paper: Mechanical Properties and Shape Stability为题发表于Journal of Preservation of Library and Archival Materials。科技史与科技考古系博士后柳东溶(YOO DONGYOUNG)为论文第一作者。科技史与科技考古系博士研究生汤雨眉为第二作者，科技史与科技考古系龚德才教授为通讯作者。
砑光工艺是自唐代起便广泛应用于东亚传统手工纸制作的核心整饰工艺，常与上蜡工艺结合，用于提升纸张的柔软度、光滑度，是书画装裱和加工纸生产中的关键步骤，但该工艺对不同原料纸张的材质特异性影响，此前缺乏系统的科学量化研究。本研究选取宣纸（青檀皮纤维+稻草纤维）、竹纸（纯毛竹纤维）、韩纸（纯楮皮纤维）三种典型传统手工纸为研究对象，设计未处理、砑光处理、白蜡处理后砑光处理三组样品，在标准化实验条件下，综合运用数字图像相关（DIC）技术、加速干热老化实验、微观形貌（SEM）观察等手段，系统分析了纸张的基础物理性能（密度、光学特征）、力学性能（抗张强度、耐折度）、形稳性及耐老化性能，填补了该领域的研究空白。
图1 砑光工具和流程
研究团队通过精细化的实验分析，取得了多项关键发现，厘清了砑光工艺对传统手工纸的作用机制与材质特异性影响：
1. 砑光的基础性能改良效应：砑光工艺通过压缩纸张纤维，显著提升纸张的密度、柔软度与表面光滑度的同时也降低了表面粗糙度，且对纸张的颜色、白度等光学性能无显著负面影响，印证了该工艺在传统造纸中提升纸张外观与使用手感的合理性，其效果在长纤维的韩纸中表现尤为突出。
图2 宣纸、竹纸及韩纸的光学显微镜图
2. 涂白蜡处理的负面力学影响：白蜡处理后再进行砑光，虽能进一步提升纸张光滑度，但会削弱纤维间的结合力，导致所有试样的抗张强度显著下降，这一现象为传统工艺应用提供了重要的性能权衡依据。
图3 宣纸、竹纸及韩纸的未处理（a,d,g）、砑光处理(b,e,h)、涂白蜡砑光处理(c,f,i)样品
3. 形状稳定性的材质差异：砑光工艺能有效降低纸张在湿度循环中的横向、纵向应变差异，减少因湿度变化引发的起瓦形变，显著提升三种纸张的形稳性；其中韩纸经砑光处理后，在湿度高低变化下展现出最优的形稳性，而宣纸对白蜡处理引发的老化更为敏感。值得注意的是，传统认知中能提升纸张防潮性的涂白蜡工艺，实则无法有效阻止纸张吸潮膨胀，还会因限制纸张收缩降低其形稳性。
图4 DIC技术对不同纸张在湿度循环过程中平均横向、纵向及主应变变化的空间可视化呈现
4. 老化抗性的工艺关联：加速干热老化实验表明，所有纸张的性能均随老化时间推移逐渐衰减。砑光处理的纸张在老化初期展现出一定的力学性能优势，但该优势随老化时间延长逐渐消失；而白蜡处理砑光的纸张，因白蜡中的酸性成分，其色差变化略高于未处理和未涂蜡砑光样品，存在轻微加速变色的潜在风险。
此外，研究还发现传统手工纸的纤维特征是决定其对砑光工艺响应的核心因素：短纤维的宣纸、竹纸在砑光后耐折度有小幅改善，而长纤维韩纸则在柔软度和形状稳定性的提升上表现出更显著的材质优势；同时，手工纸纤维取向的各向异性导致其横、纵方向的柔软度、力学性能存在天然差异，而砑光工艺能有效降低这种方向差异带来的变形风险。
该研究从科学角度阐释了砑光这一传统工艺的作用机理，明确了不同原料手工纸对砑光、白蜡处理砑光工艺的材质特异性响应规律。研究成果为传统书画装裱、加工纸生产中的工艺选择提供了科学指导——如需提升纸张形稳性可优先采用未涂蜡砑光工艺，而出于长期保存考量，应尽量避免涂白蜡处理后砑光的组合工艺。同时，研究建立的传统手工纸性能检测方法和获得的实证数据，也为纸质文物的保护修复、传统造纸工艺的传承与优化提供了重要的理论支撑和实践参考。
文章全文链接：https://doi.org/10.1515/res-2025-0019
（人文与社会科学学院）