前沿

新型纖維復合材料可修復斷裂承重骨

最近，康涅狄格大學的研究人員發明了一種由絲纖維制成的可生物降解的復合材料，該復合材料由絲纖維和聚乳酸纖維制成，在保持柔韌性的同時還涂上了優良的生物陶瓷顆粒，其可以幫助愈合骨骼，而不會產生像金屬部件那樣所造成的并發癥。

在與機械工程師Dianyun Zhang教授合作的過程中，材料科學家、生物醫學工程師Mei Wei教授研究小組開始對各種復合材料中的絲素蛋白進行測試，通過尋找不同材料的正確組合和比例，以達到最佳的強度和柔韌性。經過幾十次測試，以上兩位教授發現了他們要找的材料。這種新型復合材料由長絲纖維和聚乳酸纖維（一種由玉米淀粉和甘蔗制成的可生物降解的熱塑性材料）組成，浸漬在溶液中，每種溶液均涂有羥基磷灰石制成的細微生物陶瓷顆粒（在牙齒和骨頭中所發現的磷酸鈣礦物質），然后將涂覆的纖維分層堆積在小的鋼框架上，并在熱壓縮模具中壓制成致密的復合棒。

Mei Wei在發表在《生物醫學材料力學行為》上的一篇報告中說道：“高性能的生物可降解復合材料顯示出較高的強度和良好的柔韌性，這是同類生物材料在文獻中所記錄過的最高數值。另外，其性能也會變得更為優異。”Mei Wei研究小組所研發的復合材料在使用后可自行降解，不需要手術去除。

該研究小組已經開始測試復合材料的新衍生物，包括那些將羥基磷灰石的單晶形式用于更大強度的化合物，以及一種涂層混合物的變化，以使其骨骼力學性能最大化。

（摘編自材料科技在線）

美軍開發出可耐300℃高溫的聚合物基復合材料部件

近日，美國空軍研究實驗室與NASA格倫研究中心和路易斯維爾大學合作，開發出3D打印耐高溫聚合物的方法。研究人員采用浸漬了碳纖維絲的高溫熱固性樹脂和選區激光燒結工藝，成功打印出可承受高于300℃的耐高溫聚合物基復合材料部件，未來有望用于渦輪發動機備件或發動機排氣周圍的高溫區域。

在對高溫聚合物樹脂進行測試時，研究人員發現增材制造技術能夠很好地打印聚合物粉末，但是當他們從粉末床上取下零件進行后處理時，材料會發生熔化，因而無法使用。為了解決這一問題并更好地使分子在激光的熱量下纏繞并成形，研究人員在樹脂材料中加入碳纖維填充材料，以更好地將激光的能量轉移到基體。通過吸收激光的能量和傳導熱量，碳纖維會使激光器加熱材料的速度比單獨使用聚合物快得多。

初步測試數據表明，這種新材料可以承受高溫，但在實際應用于空軍平臺之前還需要對材料進行進一步的測試和驗證。

研究人員表示，高溫材料的加工非常困難且昂貴，并且這種材料通常用于軍事特定用途，其供應商資源較少。這一突破將使美國空軍可以以更加經濟高效的方式制造出高溫復合材料零件。而且高溫聚合物復合材料零件具有體積小、功能多等特點，最新研究成果不僅將為空軍帶來極大的益處，還有可能為整個行業帶來顛覆性的影響。

（摘編自國防科技信息網）

新型柔性電池可編織可穿戴

記者獲悉，天津大學教授胡文彬、鐘澄、鄧意達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電池表現出了優異的性能。該研究分別以封面文章的形式發表在國際期刊《先進材料》和《先進能源材料》上。

“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。”胡文彬說。

該課題組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電池組能夠驅動各類電子器件以及給手機充電。”胡文彬說。

（摘編自科技日報）

Kraig Biocraft開發出重組蜘蛛絲繭

據報道，蜘蛛絲纖維的領先開發者——Kraig Biocraft實驗室，已成功開發出新系列混合型基因改造絲繭，其稱之為第一個重組蜘蛛絲繭。他們利用Monster Silk——基因工程技術制造蜘蛛絲，該技術是迄今為止其最強大、最靈活的技術，生產的復合纖維由蜘蛛絲蛋白和蠶絲組成，比商品級蠶絲的強度更高，且更柔軟。

Kraig Biocraft實驗室新的混合生產線是在其最新開設的密西根州工廠所創建的，該工廠將其最佳性能重組蜘蛛絲系列中的一個與商業菌株相結合，產生了Kraig Biocraft歷史上最大的絲繭。

該公司營運長Jon Rice說：“將我們的重組蜘蛛絲蠶種與更大的傳統蠶種雜交，是我們的研究路線圖和商業化計劃的一部分。我們從第一個雜交中看到的結果，證實了這個策略的益處。這些新型混合蠶種的規模超出了我們的預期，我們非常感興趣的是，如何將性能測試結果與最初的家蠶種相比。預計這些研究將能提高我們的生產效率，并降低生產重組蜘蛛絲的成本。”據悉，一些蠶繭產量幾乎是原蜘蛛絲蠶繭的兩倍，可以減少整個生產過程中的操作和處理成本，并生產更長的絲線，同時新型混合蜘蛛絲線的機械性能測試即將開始。

（摘編自亞洲紡織聯盟）

可使用熨斗粘貼的新型薄片狀太陽能電池

據悉，日本理化學研究所與東麗公司等組成的聯合研究小組開發出一種新型薄片狀太陽能電池，使用電熨斗就可以將其粘貼到衣服上使用。

該電池是在又薄又軟的樹脂表面涂上可以將太陽能轉換為電能的有機高分子半導體材料制成的。厚度為3微米，在100℃高溫下仍能保持性能不變。如果貼到衣服雙肩等處，就可以作為便攜式隨身聽等的電源使用。并且，該電池的光電轉換效率達到10%，這在有機太陽能電池中屬于較高的，此前的薄型太陽能電池在加熱后性能會降低約20%，但此次新開發出的電池基本不會出現性能降低的情況。

該研究所研究員福田憲二郎表示，今后將提高該電池的發電量，以使其能作為可穿戴設備的電源。

（摘編自人民網日本頻道）

改性棉織物疏水性能突出

據報道，青島大學教授曲麗君團隊采用噴涂技術，成功地將二氧化硅/聚偏氟乙烯接枝到棉織物表面，并通過調整噴涂距離、時間和層數，成功地制備了非對稱結構二氧化硅/聚偏氟乙烯改性棉織物。該研究得到了國家自然科學基金的資助和支持。

經水接觸角測試實驗，研究人員得到：PVDF復合棉織物水接觸角測試圖加實物圖（a）外表面，（b）內表面，（c）經10次洗滌后織物的外表面；7 wt.% SiO2/PVDF復合棉織物水接觸角測試圖加實物圖（d）外表面，（e）內表面，（f）經10次洗滌后織物的外表面；20 wt.% SiO2/PVDF復合棉織物水接觸角測試圖加實物圖（g）外表面，（h）內表面，（i）經10次洗滌后織物的外表面。

研究表明，在SiO2添加量為20%時，改性棉織物外表面的水接觸角為136.6°，內表面水接觸角為0°，這說明改性織物內外表面具有完全不同的浸潤性，即該改性棉織物為非對稱結構的功能紡織品。經10次水洗測試后，改性織物內外表面的水接觸角雖有所下降，但下降程度不超過6%，其疏水性能依舊突出，說明其耐水洗效果良好。

此外，改性織物還具有一定的隔熱性，改性棉織物的導熱系數最低為0.038 W/m?K，比未處理棉織物的導熱系數低22.4%。通過織物表面溫升曲線測試，研究人員發現該織物的表面溫度比未處理棉織物的表面溫度低3.5℃，可以應用于某些特殊場合。同時,這種改性棉織物還具有優異的耐磨性能，為其在服裝領域的應用提供了保障。

（摘編自高分子科學）

ComCarbon技術降低碳纖維量產成本

在4月25日-29日舉行的柏林航空展ILA上，Fraunhofer應用聚合物研究所展示了其最新的ComCarbon技術，該技術大大降低了量產碳纖維的生產成本。

眾所周知，在傳統工藝中，PAN基碳纖維的生產成本有一半消耗在原絲生產的環節。鑒于原絲無法熔融，必須用一種昂貴的溶液紡絲工藝生產出來。“為此，我們研發出一種PAN基原絲生產的新工藝，能夠將原絲的生產成本降低60%。這是一種經濟可行的熔融紡絲工藝，采用了一種特別研制的可熔融PAN基共聚物。”該研究所生物聚合物部長Johannes Ganster博士解釋說。

在碳纖維的生產過程中，原絲必須經過穩定化和碳化的工藝流程。而新工藝中，經過熔融紡絲生產的原絲，再重新轉化進入一種“非熔融”的狀態。完成這一“預穩定”步驟之后，接著送入傳統的烘箱，然后在1600℃的條件下進行碳化。

這種熔融紡絲工藝之所以相較于傳統紡絲工藝更加經濟、環保，有兩方面的原因：一是新工藝不再使用任何對環境有害的溶劑，節省了溶劑回收再利用的成本；二是沒有溶劑意味著熔融狀態下的材料可以100%進行紡絲，因而極大提升了紡絲速度。

（摘編自中國國際復材展組委會）

無創、透皮葡萄糖監測傳感器問世

近日，英國巴斯大學教授Adelina Ilie帶領的研究團隊設計并構筑了一種新型體內葡萄糖監測系統，這種非侵入式的血糖監測系統，只需貼在手腕上，無需采血就能監測血糖。這種柔性腕貼血糖監測系統的監測功能通過內置的一系列微型傳感器實現，其中每一個傳感器在微小電流作用下，能對應地從單個毛囊附近吸取葡萄糖，儲存在腕貼內的微型裝置里，并進行測量。

據介紹，柔性腕貼血糖監測系統的原材料中最重要的是石墨烯，其具備導電、柔軟、環保等多種特性。研究還發現，該系統能夠連續（6小時）監測人體內血糖濃度。基于石墨烯的葡萄糖監測平臺具有廉價、靈活和高通量等優勢，對開發針對糖尿病患者等的非侵入式血糖監測方法具有重要價值。

（摘編自材料牛）

英威達與蘭精合作推出“超級黑色”牛仔系列

4月17日，美國英威達公司CORDURA品牌與奧地利蘭精公司TENCEL品牌合作推出全新“超級黑色”系列，該系列是一款大膽的黑色牛仔系列，靈感來自“5S”的性能特點。

英威達公司品牌營銷總監Cindy McNaull表示：“我們的目的是在不犧牲耐用性的前提下，推出深色牛仔高色牢度和持久活力的系列，因此我們重新定義了尼龍品牌。通過整合我們最先進的英威達尼龍66黑色SDN?纖維技術，帶來一個新的顏色集合維度，并增加強度和耐磨性，同時該系列產品還具有彈力、時尚感、柔軟性、可持續性和好的拉伸性能。通過持續的合作，我們將提供創新和生態高效的解決方案。”

該系列是第一個采用INVISTA T420HT短纖維專利技術的系列，擁有極強的耐磨性，是純棉牛仔布的4倍以上。采用Eco Color技術的TENCEL纖維在該系列面料中占比60%，在制作過程，利用英威達黑色SDN?纖維和彈力?模態纖維顏色技術，大大減少了生產過程中水的使用，這是可持續創新的一個重要組成部分。此外，彈力?模態纖維主要來自于可再生的山毛櫸木，該品種主要分布在奧地利和周邊國家森林中。該系列還提供了性能延伸，以滿足積極的生活方式，將耐用性和靈活的舒適性結合在一起。

在時尚度方面，作為增壓式黑色牛仔系列，通過應用最新的智能和可持續的纖維技術， 該系列將成為牛仔進化的下一個方向。在過去的幾個季節里，市場對黑色牛仔的興趣越來越濃厚，無論是卡車夾克、連衣裙還是普通的五口袋牛仔褲。

（摘譯自美國英威達公司/馬安冬）

Safariland集團為美國空軍提供防爆服

4月12日，美國Safariland集團宣布旗下Med-Eng已與美國空軍（USAF）簽訂了5年的合同，為進行爆炸軍械處理（EOD）的操作人員提供Med-Eng EOD 10防爆服。根據該合同，USAF以1500萬美元的價格在5年期間可獲得多達305件EOD 10防爆套裝。

Med-Eng可以幫助軍事EOD操作人員和公共安全炸彈技術人員在最惡劣的條件下應對不斷變化的威脅和作戰要求。EOD 10防爆服符合NIJ標準，甚至超過美國空軍的嚴格標準。Med-Eng是目前唯一一家符合新NIJ標準認證的防爆服制造商。

該防爆服在多重威脅和人體工程學的靈活性之間提供了一個最佳的平衡。其以用戶為中心的設計具有語音激活、集成冷卻和與生化保護設備的兼容性。此外，研究人員還反復測試了簡易爆炸裝置對其的威脅性。

此次合作將在紐約奧格登斯堡進行高科技產品制作，并為美國四個生產炸彈的分支機構，以及州和地方執法部門的炸彈小隊提供裝備。EOD 10防爆服已被28個國家的軍事和公共安全機構采購，目前正在全球范圍內服役。

（摘譯自美國Safariland集團/馬安冬）

新型粘膠纖維可用于消毒濕巾

4月19日，在2018亞洲無紡布展覽會暨研討會上，來自德國巴伐利亞的KELHEIM纖維集團展示了其最新的研究成果——用于消毒劑擦拭的Danufil?QR專業特種纖維，為粘膠纖維的應用開辟了一個新的領域。粘膠纖維擁有優異的流體處理屬性，但是其與季銨鹽化合物結合在一起，用于帶正電的消毒劑濕巾時，會使消毒劑高達80%的消毒效果消失，這是因為一般的粘膠纖維帶負電。而Danufil?QR特種纖維則解決了這個問題，使得這種不良影響降到10%以下。

KELHEIM纖維集團已經將Danufil?QR 纖維應用到多領域的一系列產品，特別是在濕巾和衛生應用領域。KELHEIM衛生產品家族的另一個重要產品是平滑的VILOFT?特種纖維，用其短切纖維制備的可沖洗濕巾可以在污水系統中快速分解，滿足更嚴格的環保要求。

VILOFT?纖維以及所有其他KELHEIM纖維都是由纖維素組成的，因此可以在短時間內完全降解，符合環境保護準則。此外，該集團還展示了其經典產品Galaxy特種纖維系列，該系列是世界領先的高吸水性粘膠纖維。

（摘譯自德國KELHEIM纖維集團/馬安冬）