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纸张是由纤维交织形成的多孔材料,其微观孔隙结构不仅影响其渗透性能,而且直接影响纸张物理性能和光学性能。近年来,材料的三维结构可视化以及无损检测成为研究热点。针对纸页三维结构和纸张性能的相关性研究,开展了以下四个方面的研究工作:首先,以马尾松浆、桉木浆、棉浆、竹浆以及蔗渣浆作为研究对象,定量表征的五种纸浆（打浆度:30°SR）的纤维特性,并且分别检测五种浆种纸张（定量:60 g/m2）的抗张强度、零距抗张强度、撕裂强度、耐破度以及透气度,分析不同浆种纤维对纸张性能的贡献因素。将五种浆种以（8:2）、（6:4）、（5:5）、（4:6）和（2:8）的比例进行两两混合抄纸（定量:60 g/m2）,分析混合纤维对纸张性能的影响,结果表明:木材纤维和非木材纤维以一定比例混合配用可提高纸张的物理性能。然后,针对目前纸张性能研究主要从机理分析的局限性,为从微观角度分析纸页结构对纸张性能的影响提供研究基础。本文构建纸页结构实验模型,将纤维采用番红-O荧光染色剂染色后抄造成纸,采用激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）扫描纸页,在X射线能量激发下,获得纸页Z-向截面序列图。将获取的图像采用MATLAB进行灰度化、各向异性扩散、最小误差阈值等图像处理,获得纸页的三维结构图,实现纸页三维结构的可视化。结果表明,CLSM所得到的孔隙率计算值与实验检测值的相对误差小于8%,验证了该方法的可行性。随后,借鉴数字岩心技术,数字化记录材料的图像特征,利用纸页的二维结构预测纸页的三维结构,构建纸页结构预测模型。本文采用两点相关和线性路径函数、共现相关函数两种算法分别统计纸页的二维孔隙结构特征,利用模拟退火算法获得满足纸页二维孔隙结构特征的纸页三维孔隙结构,实现纸页孔隙结构从二维到三维的可视化表征。结果表明,当初始温度为10-5℃、蒙特卡洛迭代次数为500次、降温系数为0.90时,纸页孔隙的三维重构效果最好,计算速度最快;通过两种算法的对比,共现相关函数重构方法的时间缩短了30%。最后,基于纸页的三维孔隙结构开展流体模拟研究,将重构获得的纸页孔隙的三维结构作为输入,利用AVIZO图像处理软件构建孔喉模型,获得纸页的孔隙率和孔径大小分布。在此基础上,利用孔喉模型进行孔隙的渗透模拟,获得纸张的绝对渗透率,实现纸张渗透性能的无损检测。结果表明:五种浆种纸页的绝对渗透率计算结果与纸页透气度检测结果的趋势较为一致,验证了纸页三维结构预测模型和纸页渗透模拟方法的可行性和准确性。