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中科大研發新型仿生納米復合纖維材料

中國科學技術大學俞書宏教授研究團隊借鑒天然生物纖維的策略，成功研制了一種既強又韌的宏觀尺度纖維素基納米復合纖維材料。相關成果日前在線發表于《國家科學評論》。

納米尺度纖維素是地球上儲量最豐富的納米級原材料，其密度低、熱穩定性好、力學性能出色，同時具備可降解、可再生和可持續性，因而受到諸多關注。然而，人工制備的纖維素基宏觀纖維材料的強度和韌性之間的矛盾難以解決，低韌性、易脆斷等問題嚴重限制了此類材料在先進織物等領域中的實際應用。

反觀自然界，許多植物纖維和動物纖維都實現了高強度和高韌性的完美組合。它們具有一些共性：都是天然的納米復合材料，由高度取向的高強度納米纖維單元包裹在較柔軟的有機物基質中構成，并具有高度有序的多級螺旋纏繞結構。

研究人員以高強度細菌納米纖維素作為增強基元，以海藻酸鈉生物大分子作為有機物基質，將兩者的復合水溶液進行溶液紡絲，得到拉伸強度初步提升的單取向結構宏觀納米復合纖維。單純海藻酸鈉宏觀纖維的拉伸強度為190 MPa，而所得納米復合纖維的拉伸強度提高至420 MPa。隨后，他們通過多級螺旋纏繞結構設計，得到了具有類似生物纖維結構特征的宏觀人工纖維材料，其拉伸強度繼續提升25%，斷裂延伸率和韌性則分別同步提升近50%和100%，最終拉伸強度、斷裂延伸率可分別達到535 MPa、16%。

該成果所獲得的最高拉伸強度可以和高性能纖維素基天然植物纖維相媲美，這種仿生纖維結構設計策略有望應用在其他復雜等級結構材料的設計和制備中。

（來源：科技日報）

哈佛大學正在研究一種可減少疤痕產生的“創可貼”

日常生活中被劃傷、刺破的小傷口，人們通常會使用普通的創可貼來包扎。這個久經考驗的醫用材料因為儲藏和包扎都很方便而成為居家必備之品。最近，據外媒BGR報道，哈佛大學Wyss研究所的研究人員認為他們已經研發出了創可貼的升級版——可減少疤痕產生的創可貼。

研究人員受到動物胚胎皮膚能夠在不留下疤痕的情況下自愈的啟發，設計了一種新型的傷口敷料。它不僅可以加速愈合過程，還可以減少疤痕。最關鍵的是，它可以做到與普通創可貼差不多大小，操作方式也基本上一樣的簡單方便。

這種敷料是一種熱活化水凝膠材料，不僅可以覆蓋切口或傷口，還可以通過收縮將傷口的兩邊合在一起。而且這種收縮效應在大約90華氏度(約32攝氏度)的溫度下就可以發生，這就意味著僅僅依靠我們的體溫就可以將其“激活”——緩慢收縮并將傷口邊緣保持在適當位置以促進愈合。同時，敷料本身的收縮效應還有助于將其固定到皮膚上，其強度高于標準黏性的創可貼。為了防止感染，研究人員還將抗菌粒子加入到這種敷料中，使其均勻散布，從而達到抑制微生物并在皮膚愈合時保護皮膚的作用。

“將AAD粘附在豬皮上時，其粘合力超過Band-Aid?的10倍，并且能防止細菌滋生，因此即使不考慮它促進傷口愈合的效果，這項技術已經明顯優于大多數常用的傷口保護產品。”研究負責人Benjamin Freedman博士在一份聲明中說道。

在這項技術商業化之前，該團隊仍有一些工作要做，他們打算進行額外的測試和研究，以最終將其推向市場。

（來源：環球網）

韓國研究人員制備出超高性能碳納米管纖維

開發將納米材料組裝成宏觀支架材料的方法是當前納米技術發展的關鍵。然而，即使碳納米管纖維具有優越的性能，但制備方法的復雜性很大程度上阻礙了新材料的廣泛應用。

近日，韓國科學技術研究院Hyeon Su Jeong和Seung Min Kim以及首爾國立大學Chong Rae Park合作，證明了一種高效、連續的纖維紡絲方法用來生產高性能碳納米管（CNT）纖維(CNTF)的可行性。該研究成果以題為“Direct spinning and densification method for high-performance carbon nanotube fibers”發表在國際著名綜合學術期刊Nature Communications上。

在這項工作中，研究人員提出了一種優化的紡絲方法，結合濕法紡絲和直接紡絲兩種方法的優點，可以快速、連續地生產高度對準和致密化的CNTFs。當直接紡制的CNTF浸入氯磺酸（CSA）中時，CSA滲透并使CNT質子化，CNTF膨脹。在此狀態下適當拉伸CNTF可重新排列纏繞CNT以改善其在軸向上的對準性。然后，當CNTF浸入凝固浴中時，通過溶解性差驅動的相分離，將CSA從排列良好的CNTF中擠出，以形成具有良好排列結構的高填充CNTF。從合成碳納米管到制備高度致密、排列整齊的CNTFs，加工時間少于1 min。通過對直接紡絲條件的優化，研究人員成功地制備了高取向和致密的碳納米管。這一工作清楚地表明，在適當的質子化度(DOP)下優化致密化工藝，以及改善初紡CNTFs的紡絲條件，對于獲得較高的致密化效率，改善碳納米管的性能至關重要。通過該方法制備出來的CNTFs具有質量輕、抗拉伸、硬度大、導電性好以及高靈活性等優點，它們適用于各類高附加值的應用。

（來源：高分子科學前沿）

東華大學在空氣過濾材料研究領域取得新進展

隨著人們生活水平的提高，人們對環境中空氣質量的要求也越來越嚴格。但是，大氣污染問題仍是威脅人類健康的重要因素，亟須加強防護與治理。纖維類材料因具有比表面積大、孔隙率高、吸附能力強、生產成本低等優勢而被廣泛應用于空氣過濾中。然而，現有纖維空氣過濾材料雖相對于其他材料而言具有以上優勢，但自身的纖維直徑、孔隙率等問題仍限制了其進一步發展。當前的纖維過濾材料仍然具有材料厚重、堆積結構單一、過濾效率和空氣阻力難以同步優化等問題。

對此，東華大學俞建勇院士和丁彬教授帶領的納米纖維研究團隊采用新型濕度誘導“靜電紡/噴”技術，以高偶極矩聚合物聚丙烯腈為原料，制備了小直徑、高孔隙率且具有蓬松雙網結構的納米蛛網/纖維網，該雙網結構可用作高效低阻空氣過濾材料。

研究團隊通過借助離子 — 偶極相互作用提升溶液荷電能力，促進了泰勒錐尖端荷電流體的可控噴射，進而通過調控環境濕度氛圍，誘導控制聚合物溶液體系的相分離速度與程度，實現了射流、液滴的同步形變/相變/自組裝。該材料中二維超細納米蛛網與蓬松納米纖維支架網絡緊密溶接，形成了穩定的雙網絡結構。

二維納米蛛網結構具有直徑小、比表面積大的特性，提升了材料對超細顆粒物的吸附、篩分作用，還增強了其空氣滑移效應；同時，三維納米纖維支架網絡體現出了堆積蓬松、孔隙率高的優勢，從而有效促進了氣流在纖維間的滲透擴散，大幅降低了材料的空氣阻力。結合上述兩種結構優勢，該雙網結構材料可實現對空氣中超細顆粒物的高效低阻過濾，其對最易穿透粒徑顆粒物PM0.3的過濾效率高達99.99%，阻力壓降僅為大氣壓的0.11%；同時，可快速凈化室內空氣PM2.5，且具有長效循環使用性能。

該研究成果的提出為新型高效過濾/分離材料的設計與開發提供了指導與借鑒。（來源：紡織導報官微）