創新·暢想 Innovation · Imagination

新型柔性鋅－空氣電池可編織穿戴

近日，天津大學胡文彬教授、鐘澄教授、鄧意達教授課題組通過一種快速、簡單、連續的方法制備出一種可編織的柔性線狀鋅－空氣電池；此外還設計制備了一種具有高效氧還原與氧析出催化性能的原子級厚度的介孔Co3O4/N—rGO（介孔四氧化三鈷/氮摻雜氧化還原石墨烯）復合納米片，以該復合納米片作為催化劑的柔性線狀鋅空氣電池表現出了優異的性能。

隨著可穿戴電子器件的發展，人們對柔性儲能器件的需求不斷增加，但是柔性鋰離子電池和超級電容器存在著能量密度不足等問題，制約了其發展和應用。該課題組研究采用快速電沉積的方法在碳布的碳纖維表面原位平鋪了一層氫氧化鈷，結合后續熱處理工藝，獲得了超薄介孔四氧化三鈷（Co3O4）與碳布復合的、具備高效氧還原與氧析出能力的一體化空氣電極。采用高效氧還原與氧析出催化性能的一體化空氣電極，制備成柔性器件，性能優越。比如，通過串并聯連接得到的柔性鋅－空氣電池組能夠驅動各類電子器件以及給蘋果手機充電。（來源：科技日報）

浙江大學研制高度可拉伸的全碳氣凝膠彈性體

浙江大學高分子科學與工程學系高超教授團隊的研究取得了突破性進展，設計制備出了高度可拉伸的全碳氣凝膠彈性體，并且表現出優異的性能，今后有望應用在柔性器件、智能機器人及航空航天等多個領域。

研究團隊以碳為研究對象，發現高分子彈性體，比如橡膠，分子呈鏈狀結構，就像柔軟的棉線團，有很多纏結的地方可以被拉開，當外力去除，這些高分子的“棉線”重新纏結變成線團。無機物之所以不能拉長再回彈，就是因為沒有相似的結構。

基于此，高超團隊通過在“一片片”的石墨烯中制造出一些褶皺，將高分子的可拉伸“線團結構”拓展成為石墨烯中可拉伸的“紙團結構”，以提高石墨烯的延展性。團隊借鑒生物學理念，從肌肉和關節的拉伸中尋找答案，設計出類似傳統拉縮式燈籠的結構，并用3D技術打印出來，通過限位壓縮定形，形成“褶皺”。這時石墨烯材料可以拉伸100%。

為了解決繼續拉伸，石墨烯的“一片片”分子結構之間就會出現裂紋，該團隊引入了碳納米管，在石墨烯的片層之間打上“補丁”，石墨烯可拉伸200%。（來源：紡織導報）

美團隊導入3D建模概念，讓立體編織也難不倒電腦橫編機

卡內基梅隆大學（CMU）電腦科學家已開發出一種系統，即使面對各種形狀的立體編織物，系統也能自動找出紡織的順序步驟并轉換為指令，讓電腦控制的針織橫編機能自動織出相同的形狀。

根據了解，團隊主要是借鑒了常見的 3D 建模方法，為電腦橫編機（V-bed knitting machines）開發出一種系統，面對復雜的立體編織物也可以自動針織；這種廣泛使用的機器 利用鉤形針來操作紗線圈，雖然編織能力很強，但與手工相比仍有諸多限制。

該團隊運用的算法將機器本體的限制納入考量之后，找出了能力范圍內可執行的花式指令，同時降低了紗線斷裂或卡紙的風險。這項系統目前只能生產光滑的針織布，還無法做到與圖案拼接。

團隊目前正努力創造一種名為“Knitout”的通用針織格式，這種格式將可和任何品牌的針織機一起使用。最新的研究成果將會在今夏舉辦的 SIGGRAPH 2018會議公布。（來源：科技新報）

美國生物技術公司Kraig Biocraft開發新的蜘蛛絲繭

作為蜘蛛絲纖維的領先開發者，美國生物技術公司Kraig Biocraft實驗室已成功生產出其所稱的第一個重組蜘蛛絲繭，它是其研發中心所開發的新系列混合型基因改造的絲繭。

這條新的混合生產線是在其最近開設的密歇根州工廠所創建，該工廠將該公司最佳性能重組蜘蛛絲系列中的商業菌株相結合，產生了Kraig Biocraft歷史上最大的絲繭。

該公司利用基因工程技術制造蜘蛛絲，被稱為Monster Silk，由其基因改造家蠶絲生產而來。Dragon Silk是迄今為止其最強大、最靈活的技術。這種復合纖維由蜘蛛絲蛋白和蠶絲組成，據說比商品級蠶絲強度更高且更柔軟。（來源：國際紡織導報）

俄羅斯研發新型復合材料可避免電子產品過熱

俄羅斯國家研究型技術大學莫斯科國立鋼鐵合金學院（NUST MISIS）專家制造出一種新型復合材料，導熱性能要比同類材料優越幾倍，且容易加工。在現代電子產品中采用這種材料，可以解決印制電路板運行時的過熱問題。在長期過熱的情況下運行，不僅容易造成死機，電子產品也容易老化。電腦或智能手機中對溫度升高最敏感的部件是處理器和顯卡，高溫會縮短二者的穩定運行期限，甚至導致故障。

為解決這一問題，學院專家決定制造導熱性高且具有良好機械性能的便宜、輕便的復合材料。這種材料將高效取代現代電子產品中所采用的玻璃布復合材料。（來源：科技日報）

哈爾濱工業大學研制出超疏油/超親水涂層材料

哈爾濱工業大學的趙學增教授與潘昀路副教授所帶領的課題組日前針對阻水通油問題實現了突破。他們通過構造短直氟鏈表面活性劑與極性親水基團組成的微納復合結構，使表面實現了真正意義上的超疏油與超親水性的共存。研究成果發表于《Advanced Functional Material》雜志。

由于短直氟鏈的存在，且油與極性基團沒有強的相互作用，油在材料表面呈現超疏態，由于水與極性基團之間有著強相互作用，而氟鏈又直又短，為水分子與極性基團的“親密結合”創造了空間條件，使水在材料表面迅速呈現超親態。這種涂層可以通過噴涂的方式附著在幾乎任何一種固體表面上。 同時，該研究團隊還針對超浸潤表面機械耐久性問題開展了研究，提出通過層層噴涂實現功能顆粒與高黏性膠粒均勻混合方式構造特殊潤濕性功能表面，大幅提高所制備涂層的機械耐久性（8～10倍），可在砂紙的持續摩擦下保持潤濕性能不變，也可在人的大力揉搓下保持其超疏油/超親水性。