資訊·前沿

蠶絲可用于開發(fā)規(guī)模化多功能電子織物

據(jù)報(bào)道，上海科技大學(xué)凌盛杰課題組與Tufts 大學(xué)的David L.Kaplan 教授及MIT 的Markus J.Buehler 教授合作，基于天然蠶絲開發(fā)出可規(guī)模化生產(chǎn)的多功能導(dǎo)電纖維。這類纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)電性，可以通過工業(yè)化紡織設(shè)備直接加工成具有環(huán)境響應(yīng)性、力學(xué)響應(yīng)性的多功能電子織物。

基于前期研究，凌盛杰課題組設(shè)計(jì)了一種碳納米管混合漿料，利用簡(jiǎn)單的浸泡—紡紗技術(shù)即可制備高性能導(dǎo)電蠶絲。該方法幾乎完全保持了天然蠶絲本身的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，并且可以穩(wěn)定負(fù)載較大含量的導(dǎo)電納米材料。具體來說，該方案通過利用六氟異丙醇溶劑實(shí)現(xiàn)對(duì)蠶絲表面溫和可控地溶解至發(fā)粘狀態(tài)而不破壞蠶絲纖維的主體結(jié)構(gòu)，同時(shí)在其表面均勻負(fù)載碳納米管，形成牢固的碳納米管—蠶絲粘附。獲得導(dǎo)電碳納米管涂層的蠶絲纖維,脫除溶劑后便可通過工業(yè)紡紗手段直接制成連續(xù)的導(dǎo)電蠶絲紗線。

力學(xué)測(cè)試表明，導(dǎo)電蠶絲的拉伸強(qiáng)度和應(yīng)變分別為633±168MPa 和12±4%，與天然蠶絲纖維相當(dāng)。良好的綜合力學(xué)性能使得導(dǎo)電蠶絲紗線可以經(jīng)受劇烈的機(jī)械加工過程而直接制成織物或者繡花圖案，并可耐受商業(yè)洗衣機(jī)激烈的水洗攪動(dòng)。

此外，導(dǎo)電蠶絲紗線及織物還獲得碳納米管所帶來的一系列特性，包括疏水性、耐溶劑性、吸熱保溫性，特別是對(duì)環(huán)境溫度的電阻響應(yīng)性。利用繡花機(jī)將導(dǎo)電蠶絲紗線加工在衣服的不同位置，可以用來監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)等，在可穿戴傳感器、醫(yī)療監(jiān)控以及人機(jī)交互領(lǐng)域中具有很大應(yīng)用潛能。

（摘編自上海科技大學(xué)）

新型聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法

聚四氟乙烯（PTFE）因其優(yōu)異的耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性和疏水性被認(rèn)為是一種理想的疏水膜材料，但是其難被溶解，熔融流動(dòng)性差，難以進(jìn)行加工。目前PTFE中空纖維膜的唯一加工方法是機(jī)械拉伸法，但是該方法所制備的膜孔隙率低，嚴(yán)重制約了分離過程的效率。

近日，中國科學(xué)院過程工程研究所提出以乳液靜電紡絲的方法制備一種基于納米纖維組裝的新型PTFE 中空纖維膜。相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械拉伸法制備的PTFE 中空纖維膜，該膜兼具納米纖維膜（高孔隙率）和中空纖維膜（自支撐性和高裝填密度）的優(yōu)點(diǎn)，整個(gè)制膜過程無需使用有機(jī)溶劑和潤滑劑，實(shí)現(xiàn)了PTFE 中空纖維膜綠色制備和膜性能的新突破。

據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)以水溶液粘度高、易于熱分解的聚氧乙烯（PEO）作為粘結(jié)劑和PTFE 顆粒混合成水性紡絲液，以非旋轉(zhuǎn)線電極作為連續(xù)化制備的接收器。PEO 包覆PTFE 顆粒在高電壓下被拉伸成PTFE/PEO 混合納米纖維，沉積在線電極上形成初始膜。在一定溫度下燒結(jié)后，初始膜中的PEO 分子被完全分解，PTFE 顆粒之間熔融成納米纖維并通過纖維節(jié)點(diǎn)粘結(jié)組裝成目標(biāo)PTFE 中空纖維膜。

該膜在膜蒸餾應(yīng)用中蒸汽通量達(dá)到商業(yè)PTFE 中空纖維膜的4.6 ～8.8 倍。纖維的微—納多級(jí)結(jié)構(gòu)賦予該膜超疏水性，在長(zhǎng)時(shí)間和鹽度不斷升高的膜蒸餾實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出高而穩(wěn)定的脫鹽性能，表明其在海水淡化、高鹽廢水處理等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

相關(guān)成果發(fā)表在國際膜科學(xué)領(lǐng)域TOP 期刊《Journal of Membrane Science》上（J.Membr.Sci.2019, 583, 200-208）。

（摘編自中科院過程工程所）

柔性可清洗的光熱織物用于海水淡化

近日，東華大學(xué)陳志鋼教授課題組嘗試將光熱納米材料封裝在納米纖維中，研發(fā)了一種新型柔性可清洗的光熱轉(zhuǎn)換布。他們以碳納米管(CNTs) 作為光熱轉(zhuǎn)換納米材料，以聚丙烯腈(PAN)作為基體，通過靜電紡絲技術(shù)成功制備了無紡布。這種無紡布由直徑約為200 nm 的PAN 納米纖維組成，納米纖維中包裹有CNTs。

潤濕后的CNT@PAN 無紡布具有高達(dá)90.8%的光吸收效率。將CNT 含量為2%的CNT@PAN 無紡布包裹聚苯乙烯(PS)泡沫上，并漂浮在水面上。在模擬太陽光(1kWm-2)的照射下，其平均表面溫度在200 秒時(shí)迅速上升到≈43℃，高于沒有PS 泡沫的表面溫度(≈32℃)。

為了觀察鹽顆粒析出的副作用，利用覆蓋在PS 泡沫上的CNT@PAN無紡布蒸發(fā)高濃度模擬海水(NaCl濃度: 21wt%)。蒸發(fā)前無紡布的表面光滑，無顆粒。在太陽光照射下，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，薄膜表面不斷析出鹽顆粒，1 小時(shí)后出現(xiàn)了鹽顆粒薄層，5 小時(shí)后有大量鹽顆粒堆積在表面。鹽顆粒不僅阻礙了入射光，并且使得水蒸氣難以由膜的內(nèi)部向外擴(kuò)散，促使蒸發(fā)速度從第一小時(shí)的1.44 kg m-2h-1降低到第五小時(shí)的0.65 kg m-2h-1，下降率達(dá)到55%。

通過簡(jiǎn)單的水清洗方式，可輕松除去CNT@PAN 無紡布表面的鹽顆粒。清洗后無紡布表面光滑，其微觀形貌相似于蒸發(fā)前的形貌。循環(huán)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，清洗15 次后，CNT@PAN 無紡布的光吸收沒有明顯變化，蒸發(fā)速度保持在～1.4 kg m-2h-1。這些結(jié)果表明了CNT@PAN 無紡布具有相似于衣服的耐清洗性能和良好的光熱穩(wěn)定性。因此，CNT@PAN 無紡布在海水淡化中具有很好的應(yīng)用潛力。

相關(guān)成果以題為“Flexible and washable CNTembedded PAN nonwoven fabrics for solar-enabled evaporation and desalination of seawater”的論文發(fā)表在《ACS Applied Materials ＆ Interfaces》上。

（摘編自高分子科技）

防水透濕薄膜取得突破

據(jù)悉，香港理工大學(xué)紡織制衣學(xué)系胡金蓮教授及其團(tuán)隊(duì)在先進(jìn)防水透濕薄膜領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。在該研究中，他們通過共混二氧化硅氣凝膠顆粒（SAs）摻雜于熱—濕敏感型熱塑性聚氨酯（THSPU）得到了可以大規(guī)模制備的全方位智能復(fù)合薄膜。研究表明，所得的雜化膜在變化的濕度和溫度下表現(xiàn)出強(qiáng)健的防水性、自適應(yīng)透汽性和保暖性。這種智能膜可以實(shí)現(xiàn)在變化的環(huán)境中保持皮膚的干燥和舒適，并且這種全能型智能薄膜可以管理人體的“微氣候”，有望推進(jìn)智能服裝和可穿戴產(chǎn)品的發(fā)展。例如，該全能型薄膜可以在智能運(yùn)動(dòng)服裝、時(shí)尚可穿戴、工業(yè)防護(hù)工作服等領(lǐng)域應(yīng)用。

通過聚合物設(shè)計(jì)，他們合成了具有熱—濕響應(yīng)型的熱塑性聚氨酯薄膜，其后通過共混二氧化硅氣凝膠（SAs）顆粒制備了可以工業(yè)化的熱—濕響應(yīng)型THSPUs 智能雜化膜。研究表明，當(dāng)SAs 含量低于2.0%時(shí)，SAs 可以均勻地分散在THSPU 中。由于SA 的存在，雜化膜表現(xiàn)出良好的保溫性能。隨著SAs 含量的增加，THSPUs 膜的水接觸角從62.3°增加到107.5°，使得薄膜的拒水性得到很好的提升。在23℃的恒定溫度下，當(dāng)水蒸氣的相對(duì)分壓從10%上升到70%時(shí)，THSPUs 薄膜的水蒸氣透過率（WVT）從140 g/m2·24h 增加到4400 g/m2·24h；同時(shí)，THSPUs薄膜在低溫5℃時(shí)，透濕量為1000 g/m2·24h 的低值，而在室溫25℃時(shí)透濕量可以提高到4200 g/m2·24h。該智能薄膜在變化的濕度和溫度條件下實(shí)現(xiàn)了典型的自適應(yīng)透濕功能。此外，THSPUs 膜具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和強(qiáng)勁的靜水壓力，斷裂強(qiáng)度高達(dá)34MPa，伸長(zhǎng)率高達(dá)700%，耐靜水壓高達(dá)17800 mmH2O。與著名商業(yè)化產(chǎn)品Gore-Tex相比，制備得到的雜化膜及其熱壓織物表現(xiàn)出更好的保暖性能。

（摘編自高分子科技）

新型疏水透氣織物涂料不含有毒化學(xué)物質(zhì)

為了制作出讓織物防水又透氣的涂料，來自芬蘭阿爾托大學(xué)的研究人員首先從棕櫚葉中提取了巴西棕櫚蠟，其被廣泛用于汽車保護(hù)蠟、藥品和食品等產(chǎn)品中，可以說是相對(duì)無害的原材料。進(jìn)而，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將該蠟在水中熔化并分解，形成帶負(fù)電的蠟顆粒溶液—Aalto 涂料。由于構(gòu)成天然織物纖維的纖維素也帶負(fù)電荷，因此必須在中間添加帶正電荷的緩沖劑，以使蠟顆粒粘附到纖維上。

盡管先前的研究表明一種叫做聚賴氨酸的蛋白質(zhì)可以勝任這項(xiàng)工作，但是這種蛋白質(zhì)非常昂貴，因此研發(fā)團(tuán)隊(duì)找到了一種便宜很多的材料——淀粉。通過包括浸涂，噴涂和刷涂的方法，將所得的蠟/淀粉溶液施用于有機(jī)織物，例如粘膠纖維、天絲、棉和大麻。在所有情況下，這種處理均使該材料具有疏水性，同時(shí)又保持了其透氣性和自然手感。相反，當(dāng)用傳統(tǒng)的防水涂料處理相同類型的織物時(shí)，其透氣性降低。

但是，以目前的形式，Aalto 涂層不能很好地經(jīng)受洗滌劑的洗滌，故其用途限于不經(jīng)常洗滌的物品，例如夾克，消費(fèi)者可以在每次洗滌后將新的涂料噴涂到上面。相關(guān)論文發(fā)表在《Carbohydrate Polymers》雜志上。

（摘編自cnBeta）

蠶絲蛋白胰島素微納貼片解決醫(yī)療難題

胰島素多用于治療糖尿病，在注射胰島素時(shí)疼痛在所難免，即使采用胰島素泵、無針注射器等注射方式，胰島素進(jìn)入人體后也會(huì)被快速代謝，藥效很難持續(xù)，需要每天多次用藥。不少糖尿病患者，因?yàn)轭l繁皮下注射引起皮膚潰爛、組織壞死。

為解決上述問題，蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院盧神州教授、劉海老師指導(dǎo)的“絲素蛋白微針經(jīng)皮給藥系統(tǒng)”項(xiàng)目研制了一種蠶絲蛋白胰島素微納貼片，既實(shí)現(xiàn)了無痛、微創(chuàng)、長(zhǎng)期穩(wěn)定給藥，又可以節(jié)省治療費(fèi)用。

據(jù)介紹，制備微針過程中使用了材料微觀聚集態(tài)控制技術(shù)、納米孔分子通道控釋技術(shù)，使得微針在皮膚表面打開微孔，藥物通過微針中的納米通道緩釋進(jìn)入體內(nèi)。由于微針短而細(xì)小，不觸及神經(jīng)及血管，因此實(shí)現(xiàn)了無痛給藥。與此同時(shí)，這些技術(shù)通過對(duì)絲素蛋白聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的有效控制，實(shí)現(xiàn)了胰島素長(zhǎng)期穩(wěn)定釋放。

研究表明，使用這種技術(shù)生產(chǎn)的蠶絲蛋白胰島素微納貼片，可以實(shí)現(xiàn)2～3 天甚至更長(zhǎng)時(shí)間，為患者持續(xù)、定量地提供胰島素。貼片大大提升了糖尿病患者的治療體驗(yàn)，提高了胰島素的生物利用度，將可以為每位患者每年節(jié)省至少3000 元的治療費(fèi)用。“我們的研究探索出一條新的藥物進(jìn)入人體的有效途徑，絲素蛋白微針是一個(gè)載體，它承載的可以是胰島素，也可以是疫苗、多肽等其他藥物，有更廣闊的應(yīng)用空間。”研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員、英國布里斯托大學(xué)博士研究生殷祝平表示，期望建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)微針透皮釋藥市場(chǎng)更加規(guī)范化。

（摘編自蘇州大學(xué)）

奧地利蘭精推出戶外紡織品系列TREE CLIMATE

10月14日，行業(yè)面料革新者Concept III Textiles 創(chuàng)始人David Parkes 表示：“是時(shí)候讓一些標(biāo)志性面料重新煥發(fā)生機(jī)，同時(shí)為戶外市場(chǎng)引入一些新概念了。Concept III公司與蘭精集團(tuán)合作，創(chuàng)造了一系列的獨(dú)特面料，突出了TENCEL?Lyocell 的卓越性能以及可持續(xù)性。”

據(jù)了解，蘭精集團(tuán)最新TREE CLIMATE 系列于10月22日～23日在波特蘭的功能織物展上首次亮相。法蘭絨和麂皮在TREE CLIMATE 系列中占有一席之地，復(fù)古的“逆織”汗衫面料也在這個(gè)系列中得以應(yīng)用。使用TENCEL?Lyocell 和其他精選纖維制成的具有特殊結(jié)構(gòu)性能的織物，可以做到高性能且有質(zhì)感。

TENCEL?Lyocell 纖維源自可持續(xù)來源的木材，采用閉環(huán)、資源高效的生產(chǎn)工藝,此次推出的TREE CLIMATE系列還包括衣服彈力?x REFIBRA?纖維。Parkes評(píng)論道:“該系列在戶外紡織品的成功，不僅體現(xiàn)在TENCEL?Lyocell的諸多優(yōu)良性能，例如水分管理、增強(qiáng)的可染性、出色的手感方面，還與可持續(xù)性完美結(jié)合在一起。”

蘭精集團(tuán)運(yùn)動(dòng)服業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Sharon Perez表示：“蘭精集團(tuán)一直以與全球供應(yīng)鏈上的公司良好合作而聞名。TENCEL?lyocell 纖維可以在大量創(chuàng)新面料中找到，從牛仔布到成衣再到家用紡織品。我們很高興與David Parkes 合作，TREE CLIMATE 系列面料和服裝可以突出TENCEL?品牌的許多特點(diǎn)，是戶外產(chǎn)品的完美選擇。

（摘譯自蘭精集團(tuán)/馬安冬）

德國Reifenhauser Reicofil 公司RF5 生產(chǎn)線成功投產(chǎn)

10月10日，德國Reifenhauser Reicofil 公司使用新一代RF5 技術(shù)的第一條生產(chǎn)線在無紡布制造商PFN 公司成功投產(chǎn)。該公司采用紡粘、熔噴和復(fù)合非織造布生產(chǎn)的新技術(shù)，在質(zhì)量、產(chǎn)量、生產(chǎn)線利用率、效率和機(jī)器智能方面設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)。紡粘和熔噴技術(shù)完全針對(duì)RF5 技術(shù)進(jìn)行了修改，此外，RF5 還配備了來自Reifenhauser 數(shù)字業(yè)務(wù)平臺(tái)的數(shù)字解決方案。這為智能機(jī)器和智能生產(chǎn)鋪平了道路。

Reifenhauser Reicofil 銷售總監(jiān)Markus Muller 表示：“很高興看到RF5 的第一條生產(chǎn)線成功投產(chǎn)。PFN 從1992年開始使用我們的第一代RF1 生產(chǎn)線。自此，PFN公司就不斷地更新?lián)Q代我們最新、最好的技術(shù)。”

半商業(yè)化的生產(chǎn)線具有高度的靈活性，從而允許PFN 開發(fā)新產(chǎn)品。除聚丙烯外，該生產(chǎn)線還可加工聚酯。RF5 技術(shù)顯著提高了PFN 公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

RF5 系列是Reifenhauser Reicofil 數(shù)字商務(wù)平臺(tái)第一代數(shù)字解決方案。包括直觀的操作、持續(xù)的過程和質(zhì)量監(jiān)控、預(yù)測(cè)維護(hù)和異常檢測(cè)等所有可用的模塊。例如，該生產(chǎn)線為操作人員提供生產(chǎn)力分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)磨損部件的失效時(shí)間。它可以在紡紗故障發(fā)生前警告操作者，并提供故障排除指南。此外，RF5 系列還配備了一個(gè)防污染包，可提供非常高純度的最終產(chǎn)品。并且它還降低了噪音，改善了操作人員的工作條件。

（摘譯自Reifenhauser GmbH 公司/馬安冬）

加拿大Fortum 與Spinnova 公司推出以小麥秸稈為原料的服裝

加拿大Fortum 和Spinnova 公司10月15～17日在溫哥華舉行的紡織品可持續(xù)發(fā)展交流會(huì)議上展示了世界上第一件由農(nóng)業(yè)廢料麥秸制成的服裝。展覽品包括一件針織T 恤，以及經(jīng)線使用有機(jī)棉織成的夾克和裙子。從原材料提取、加工到制造過程中只產(chǎn)生極低的環(huán)境影響，并通過生命周期分析進(jìn)行了驗(yàn)證。

Fortum 公司生物基礎(chǔ)解決方案副總裁Heli Antila 表示：“我們非常激動(dòng)地展示這種革命性的紡織品，麥秸大多被丟棄甚至在田間焚燒，而現(xiàn)在我們可以將它應(yīng)用于許多紡織應(yīng)用材料，這將在全球范圍內(nèi)擁有廣闊的產(chǎn)業(yè)前景。我們想邀請(qǐng)更多合作者加入其中。”

今年早些時(shí)候，雙方已宣布建立合作關(guān)系。此次溫哥華會(huì)議中展示的稻草是由Fortum 的合作公司Chempolis Oy 首先用高度可持續(xù)的分餾法技術(shù)處理的。Spinnova 公司的技術(shù)目前處于試驗(yàn)階段，它可以直接將微纖化纖維素(MFC)機(jī)械地轉(zhuǎn)化成纖維，而不需要任何溶解或有害的化學(xué)過程。

Fortum 和Spinnova 公司計(jì)劃在Fortum 未來的生物精煉廠中建立可持續(xù)的纖維生產(chǎn)線。這些精煉廠將使用農(nóng)業(yè)廢料等生物質(zhì)材料進(jìn)行生產(chǎn)，將其加工成木質(zhì)纖維素來源的生物制品以及纖維素制品的材料。這些精煉廠將采用分餾技術(shù)使麥秸資源得到高效利用，與其他處理技術(shù)相比，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響大幅降低。

（摘譯自Fortum 集團(tuán)/馬安冬）