資訊·前沿

東華大學制備二維網狀納米纖維材料

近年來，二維納米網狀結構纖維材料在環境防護、電子器件、生物工程等領域應用前景廣闊。現有納米網狀結構材料通常由一維納米纖維材料（直徑＜100nm，如納米管、納米線等）作為構筑單元組裝而成，但該構筑單元普遍存在連續性差的問題，導致其聚集體材料面臨結構難以精確調控、固有納米特性難以保持等局限性，嚴重限制了材料應用性能的大幅提升。

針對上述問題，東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士及丁彬教授帶領的納米纖維研究團隊提出了一種將高分子量、低濃度聚合物溶液直接噴射形成二維納米網狀結構材料的新技術，并將其命名為“靜電噴網”。通過優化溶液本體特性，控制泰勒錐尖端荷電流體噴射模式，獲得了高壓電場中均勻懸浮分布的荷電液滴簇，進而通過調控收集器耦合誘導微電場的分布狀態，實現了荷電液滴的形變、相變、自組裝的精確調控，獲得了纖維直徑10～40nm的二維納米網狀結構材料（納米蛛網），并成功實現了蛛網制備原料種類的有效拓展，目前已成功制備了PVDF、PAN、carbon、TiO2等多種有機/無機納米蛛網材料。

該工作不僅提出了一種新型的電流體動力加工技術，制備出了高性能、多功能的二維納米網狀結構材料，也為下一代尖端納米纖維材料的設計與開發提供了指導與借鑒。

（摘編自東華大學）

納米纖維過濾材料阻隔空氣污染

近日，香港理工大學機械工程學系成功研發一種帶有靜電的納米纖維過濾材料，可以有效阻隔空氣中的污染微粒，以及大部分以空氣傳播的致命病毒，包括流感、非典等。

這種納米纖維過濾材料是由香港理工大學創新產品與科技講座教授梁煥方領導的研究團隊，經測試采用聚偏二氟乙烯（PVDF）制成，用電暈放電技術把靜電加入PVDF納米纖維，使其能夠在近距離與微粒產生電荷相互作用，從而有效吸附微粒。該帶靜電納米纖維可用于有效釋放蛋白質類藥物(如哮喘藥)，讓病人更易吸入，藥物更容易釋放。

對比已有的帶電荷微纖維或沒有帶電荷的過濾材料，該項新科技突破采用多重靜電隔離層設計，具有更高的過濾效率，其過濾效果比現有帶靜電的口罩高10%。此外，在透氣度、電荷穩定性及耐用程度上，該材料都有更優質的表現，靜電可維持3個月。

梁煥方稱，病毒通常帶有負靜電荷，容易被帶正靜電納米吸附。這種充電納米纖維最適宜在傳染病爆發及流感時使用，因其獨特的設計能吸附直徑小于100納米的污染微粒及病毒，防御效果會很理想。而且，用此技術生產的口罩和現在市面上的其他口罩價格上也不會有太大差異。

（摘編自香港理工大學）

3D打印纖維素實現高效油水分離

近年來, 油水分離方案備受科研人員的關注。油水分離方案可用于海上油污污染問題的治理，工業含油廢水的處理以及化學工業產品的分離。其中，網格過濾系統由于其低廉的成本，便捷的操作以及高效的分離效率，成為了界面材料領域的研究熱點。

這種方案關鍵在于材料表面潤濕性和微納結構的合理搭配。通過表面化學和形貌的控制，可以實現超疏水或者超親水的過濾網膜。然而，目前大多數研究都集中在金屬網格的表面涂層研究。一旦涂層剝離或者表面粗糙度下降，網膜會喪失高效分離功能。

針對上述存在的問題，新加坡國立大學Chaobin He課題組， Jun Ding課題組和新加坡制造技術研究院共同合作，先利用擠出式3D打印技術打印醋酸纖維素網膜， 再通過水解轉換為無定形纖維素，制備出可用于高效油水分離的分離網膜。

通過擠出式3D打印技術可以很好地控制最終產品的形貌和孔徑，從而獲得不同形貌和孔徑的分離網膜。通過控制孔徑的大小，分離網膜的性能（流量和穿透壓力）可以被很好地調控。此外，打印的分辨率限制還能通過打印不同的離網膜結構體來得以克服，從而更好地控制分離網膜的性能。

更重要的是，纖維素分離網膜表現出了優異的水下自清潔性能。實驗表明，即使網膜在干燥狀態下被高粘度的油相（如硅油：PDMS）污染，一旦和水接觸，油相會自動脫離其表面，實現自清潔功能。這得益于無定形纖維素優異的親水性以及強力的吸水性。它能在水下產生一定溶脹，同時保存一定的機械性能。與之前研究不同的是，本次提出的方法并不依賴材料表面的微納結構，而是利用了纖維素本身的強力親水性能。該研究為用于油水分離的網格過濾系統提供了新的方案思路。

（摘編自高分子科學前沿）

納米材料催化劑處理染料廢水快速高效

推動污水處理技術進步的因素不僅包括生物工藝、機械設備的優化，還在很大程度上取決于材料化學領域的突破。最近，蘭州大學功能有機分子化學國家重點實驗室教授劉偉生、唐瑜，聯合俄羅斯人民友誼大學（RUDN）的化學家研發了一種納米混合催化劑，可以快速去除污水中的頑固有機染料，這種催化劑不需要任何額外的強侵蝕性溶劑。研究成果發表在“Inorganic Chemistry”上。

他們采用了一種稱為納米金屬有機骨架（NMOF），即將納米技術引入到金屬有機骨架（Metal-Orgainc Frameworks，MOFs）材料中制成的混合納米材料。NMOF如今已經是材料科學界的一個熱門研究領域，這種材料除了具備傳統MOF晶體材料可設計性的優點之外，還兼備納米材料獨特的物理、化學特性，具有優異的吸附、傳質和催化性能，因此被認為在生物醫藥、物質分離、化學傳感器、磁共振成像等方面都具備潛在的應用價值。

研究員用這種納米材料作催化劑，對含有亞甲藍、剛果紅、甲基橙等有機染料的污水進行實驗，結果顯示，這種混合納米材料能夠快速去除水中的染料：甲基橙在1分鐘左右的時間內失活，一種叫羅丹明6G的穩定熒光染料也在幾分鐘內被中和。研究團隊還稱，這種新材料在首次使用之后性能沒有損失，他們認為可能在重復使用超過5次以上時它的催化效果才會有所削減。

RUDN化學系的亞歷山大·基列洛夫（Alexander Kirillov）博士表示：“我們的研究工作改善了原有材料的功能屬性，將促進新材料在綠色化學領域的應用，希望未來可以獲得去除其他污染物的納米材料?！?/p>

（摘編自紡織導報）

3D打印電子纖維和織物成為現實

3D打印在可穿戴技術領域的應用受到了廣泛的關注。之前，蘋果與美國國防部投入資金超過1.71億美元合作開發柔性可穿戴電子傳感器；韓國電氣研究院2017年也提出了3D打印電子微結構的新方法，將有助于構建各種元件，特別是可穿戴技術。

近日，我國清華大學化學系張瑩瑩教授團隊，使用配備自制同軸噴嘴的3D打印機直接在紡織品上實現了纖維的印刷，并使用兩種墨水制作了第一批3D打印電子紡織品，這是一種基于碳納米管的導電解決方案，用于構建纖維的導電芯和絕緣護套。

這種方法不同于將電子元件（例如LED光纖）手工縫制到織物上的方式，其過程是勞動密集且耗時的。使用3D打印機的優勢在于它可以在一個步驟中為織物構建多種功能。該方法不僅便宜還易于擴展，因為噴嘴與現有的3D打印機兼容，不過也有其局限性，即可打印的分辨率受限于3D打印機的機械運動精度和噴嘴的尺寸。

項目組希望通過這項工作能夠激勵其他人建造不同類型的3D 打印機噴嘴，這些噴嘴可以生成具有豐富成分和結構多樣性的設計，甚至可以集成多個同軸噴嘴，實現一步生成多功能的電子紡織品。長期目標是實現具有前所未有的靈活性，用于可穿戴的混合材料和電子產品的開發，同時用于開發具有集成功能的智能可穿戴系統的實際生產的新技術，例如傳感器、驅動器、通信器材等。

（摘編自清華大學）

納米雜化水凝膠變身速黏“創可貼”

黏附水凝膠不僅可以用作傷口敷料，修復破損的組織，也可以用來止血以及制備人造電子皮膚。目前，科研人員通過模仿貽貝、藤壺以及沙堡蠕蟲等海洋生物分泌的黏附膠，制備了一系列新型的能夠黏附多種基質的水凝膠，這些水凝膠中起到黏附作用的基團為鄰苯二酚，其通過與黏附基質之間形成氫鍵、離子絡合以及π-π共軛等作用實現黏附。但是鄰苯二酚基團易被氧化，但對使用環境要求苛刻，應用受到了限制。

基于上述背景，天津大學劉文廣教授課題組設計了一種有機—無機雜化的納米復合黏附水凝膠。將氨基酸的衍生物 — N-丙烯酰-2-氨基乙酸（ACG）與納米生物活性玻璃（BG）進行復合，通過紫外光引發可快速地制備出具有黏附作用的高強PACG-BG水凝膠。該水凝膠的黏附強度隨著體系內BG含量的變化而改變，通過調節BG含量，可以使水凝膠的表面黏附能和內聚能達到平衡，進而調控水凝膠的黏附強度使其達到最佳，其對陶瓷、鐵片和豬皮的黏附強度可分別達125、142和120kPa。

所制備的納米雜化水凝膠具有良好的黏附強度、優良的力學性能、室溫快速自修復性能及生物相容性。將該水凝膠用于體外模擬胃穿孔的修復，結果顯示，水凝膠可以完好地將兔胃的破洞密封，并且倒置時不會發生模擬胃液的泄漏。將修補好的兔胃在潮濕的環境中放置3天，水凝膠依然很好地黏附在破洞處，未發生液體的泄漏。該水凝膠可隨身攜帶，即開即用，即使干燥后復水，仍能恢復黏附性能，有望成為緊急情況自救用的“創可貼”。

（摘編自天津大學）

多孔碳基固體酸催化劑成功研發

由于具有安全、綠色、腐蝕性小、易于回收等諸多優點，固體酸催化劑（SACs）逐漸取代了傳統液體酸催化劑，在各類化工生產中發揮著重要作用。目前固體酸催化成為了酸催化領域的重要研究方向，受到了研究人員的廣泛關注。

近日，中國科學技術大學教授俞書宏和梁海偉研究團隊研制出了一種新型的多孔碳基SACs，該材料通過不完全碳化和磺化天然納米纖維素來制備。更為重要的是，制備的SACs保留了天然纖維前驅物的三維納米纖維網絡結構，具有較高的比表面積和大孔容。

該研發成果展示了利用生物質細菌纖維素制備高效納米纖維固體酸催化劑。所發展的新型納米纖維SACs因其制備工藝簡單、原料低廉易得，可以實現規?；a，有望在化工領域推廣使用。此外，該方法體系可以拓展到價格更加低廉的木材基納米纖維來制備高效的新型SACs，同時也可推廣到其他SACs體系，如磷酸化SACs等。該研發工作為進一步開發基于納米結構生物質材料的綠色、可持續、高效的催化劑提供了新的研究思路。

（摘編自中國科學技術大學）

應用DNA科學公司引入分子標簽供應鏈

美國應用DNA科學公司致力于提供產品的真實性和可追溯性DNA制造解決方案。4月12日，該公司宣布與荷蘭斯塔爾簽署一個諒解備忘錄，將應用于皮革產品生產過程的化學物質、性能涂料和其他基質進行DNA追溯，繼諒解備忘錄之后預計還將簽署一項最終協議。

根據諒解備忘錄的條款，雙方將繼續評估過程化學品和涂料的分子標簽，將斯塔爾的產品作為該公司分子標簽進入供應鏈的切入點，斯塔爾為該公司提供與皮革制造過程中使用的化學品有關的技術監督。

應用DNA總裁兼首席執行官詹姆斯·海沃德表示：“斯塔爾的全球銷售網絡，以及跨越全球品牌及供應鏈的廣泛客戶群，使其成為擴展、實施和支持我們的特定認證和可追溯平臺的理想合作伙伴。相信這次合作將使我們加速進入皮革市場，期待與斯塔爾建立長期而富有成效的關系?！?/p>

斯塔爾可持續發展主管邁克?科斯特洛表示：“我們看到了分子標記的光明前景，皮革業只是眾多能夠通過提高可追溯性而受益的行業之一。作為一家工藝化學品制造商，我們可作為進入應用DNA分子標簽供應鏈的一個切入點?！?/p>

（摘編自應用DNA科學/馬安冬）

INDA探討非織造布行業發展

近日，全球非織造布協會（INDA）舉行2019領導人聯合戰略會議。會議討論了推進全球非織造布行業的兩個重要問題，一是推進非織造布自由和公平的貿易；二是塑料垃圾導致不斷加劇的環境問題，這需要進行全球的協調發展布局。

國際標準化組織（ISO）9092：2019最近批準并發布了最新的、統一的非織造布定義，這是推進非織造布自由公平貿易的第一步。新定義中的非織造布，沒有參考“紡織品”，而是引入了工程材料的概念。新定義將非織造布描述為“平面結構的工程纖維裝配體，通過物理或化學手段（不包括編織或造紙）獲得了設計水平的結構完整性”。

INDA同意鼓勵在協調商品描述和編碼系統（HS）中使用這一定義，以便在關稅分類中對所有非織造布和非織造物品更加明確。INDA還介紹了環境中塑料造成的影響與全球非織造布產業概況，并提出了一些指導方針，以及歐盟單一塑料指令的執行現狀及其延伸生產者責任。INDA領導人的共同愿景是在世界范圍內有效地代表和保護非織造布及其相關產業的共同利益，在當前這兩個問題上采取的初步措施是全球協調發展的良好開端。

（摘編自非織造布行業協會/馬安冬）

東麗公司推出聚酯纖維Primeflex

4月12日，日本東麗美國公司為其Primeflex彈性紡織品系列增加了一個新開發產品，通過采用“納米設計”來控制復合纖維的截面形狀，從而成功制造出一種超細聚酯纖維Primeflex，它是一種具有薄芯鞘結構和單絲細度小于等于0.8旦的精細復合紗線。

Primeflex擁有平坦的表面外觀，以及光滑柔軟的手感和四向拉伸能力。螺旋紗線結構彈性較強，這使得織物可以拉伸和恢復，而無需使用更重的吸水彈性材料，如氨綸或萊卡。Primeflex的優勢還包括卓越的透氣性，耐磨性和更柔軟的皮膚觸覺，該研究成果為東麗公司“軟配合區”產品提供了新的選擇，“軟配合區”產品多用于運動休閑類服裝，是介于氨綸等面料的“硬配合區”和彈性變形紗的“松配合區”之間的一種選擇。

Primeflex于2010年首次亮相，最初的成品是一種具有雙金屬結構的可伸縮聚酯。而最新的Primeflex是一個雙組份尼龍版本，與其他同類產品相比，它的四向拉伸性能提高了50%，并具有很高的吸濕性。

（摘編自東麗美國公司/馬安冬）