資訊·前沿

可從霧氣中回收水分的特殊織物

為了提高織物水分收集的效率，波蘭克拉科夫AGH 科技大學的Stachewicz 課題組利用雙噴嘴的靜電紡絲設備制備了一種由親水和憎水纖維組成的具有微米和納米復合結構的特殊織物，用于從霧氣中回收水分。這款織物通過改變親水和憎水纖維的比例，可以調節織物的潤濕性、表面粗糙度和強度，發現PS（1）—PA6（4）結構的織物具有最好的水分回收效率，在3h 內水分回收效率高達127.55 mg·cm-2，拉伸強度為0.11±0.01 MPa。

為了制備出具有親水和憎水性能的織物，研究者采用雙噴嘴的靜電紡絲技術，從水平和垂直兩個方向噴射親水和憎水聚合物溶液，同時通過控制噴射時間調整織物厚度和比例。為了驗證織物對霧氣中水分的回收效率，研究者以加濕器模擬霧氣進行試驗，加濕器每小時可以噴出400mL 水，噴出水分的速度為19cm·s-1，回收水分的織物面積為10×10 cm2，在3h 內每隔30 min 稱量一下回收水分的質量。

研究發現，納米結構的PA6 纖維可以改善織物的潤濕性，并提高了織物機械強度。在復合纖維中，隨著PA6 比例的提高，織物對水的接觸角逐漸下降：在PS纖維表面水的接觸角為142.08±1.71°，在PS（1）—PA6（4）結構中下降到123.26±1.82°中至關重要。

織物的力學性能在實際應用中至關重要，尤其是在風力比較大的地區應用時。通過拉伸測試，研究者發現PA6 納米纖維的拉伸強度要高于PS 微米纖維，當兩種纖維都是無規取向時，拉伸強度分別為1.24MPa 和0.3 MPa，所以提高織物中PA6 的比例時，如PS（1）—PA6（4），織物具有最高的拉伸強度和韌性，分別達到 了0.11±0.01 MPa 和3.59±0.44 MJ·m-3，PA6 的 加入顯著改善了PS 纖維的拉伸強度。在水分回收中常用的Raschel 織物強度高，但是具有明顯的各向異性特征，其機械強度根據拉伸方向的不同，在1000 到3500N·m-1之間變化，而將該復合纖維引入到Raschel織物，可以顯著降低機械性能的各向異性。

研究還發現，水分在不同纖維表面的回收過程不同：在憎水性PS 表面水滴會逐漸長大，但是很難沿著纖維表面流淌；在親水性PA6 表面水分被限制在纖維之間，很難形成大的水滴；在親水和憎水復合纖維表面，水滴逐漸長大，而且在重力作用下沿著親水的PA6 纖維流淌。因此，合理選擇織物中親水和憎水纖維比例對于提高織物水分收集效率至關重要。

（摘編自高分子科學）

兼具自傳感與涼感的智能運動衣

智能服裝在人體健康監測和自適應等可穿戴領域有著廣泛的應用前景。近日，青島大學曲麗君教授團隊和深圳大學張學記教授團隊合作，通過微流控紡絲技術制備了具有多尺度無序多孔結構的彈性纖維（MPPU），該纖維具有非常好的導熱性能，可給人體帶來接觸涼感的舒適感受。經石墨烯改性后，該纖維具有優異的拉伸和溫度傳感性能，可作為傳感單元，通過普通的紡織織造方式，無縫地制作出將應變、溫度傳感和涼感集成于一體的智能運動衣。相關研究成果發表于學術期刊《ACS Nano》。

微流控紡絲技術是近年來新興的一種紡絲技術，利用微流體的層流特性和擴散特性，可通過改變芯片中微通道設計、流體粘度、微通道中流體流速等參數來調控纖維的結構和尺寸，在結構可控功能纖維材料的制備上具有獨特的優勢和廣闊的應用前景。該研究采用微流控紡絲技術，通過控制紡絲液濃度和微流體在芯片通道內的流速比，制備出具有多尺度無序多孔結構的聚氨酯彈性纖維，并對其在微通道內的形成過程進行了探索研究。與普通織物相比，獨特的多尺度無序多孔結構使得MPPU 纖維對人體紅外輻射具有較高的透過率，使得皮膚與衣物之間的微環境溫度比同等厚度的棉織物下降了至少2.5℃。且通過石墨烯改性后的MPPU 纖維還具有高應變系數（GF）和熱阻系數（TCR），因而具有實時的應變和溫度傳感能力，可以用于監測體溫、跟蹤人體運動狀態以及收集心率等。

（摘編自青島大學）

芳綸納米纖維/碳納米管雜化氣凝膠薄膜電磁屏蔽性能優異

前不久，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所（簡稱：蘇州納米所）研究員張學同與海南大學教授陳永平合作，將高強度芳綸納米纖維（ANF）與導電/熱的碳納米管（CNT）復合，制備出ANF/CNT 雜化氣凝膠薄膜，可同時獲得優異的力學性能和電學性能，最后輔以疏水的氟碳（FC）樹脂，制備出疏水的FC-ANF/CNT 氣凝膠薄膜。與傳統膜屏蔽材料相比，所制備的氣凝膠薄膜具有諸多優勢：密度低（0.043g/cm3、孔隙率高、柔韌性好；疏水性能優異，可用于潮濕環境；導電/熱及電加熱性能良好；電磁屏蔽性能優異，因此在智能服裝、電磁屏蔽和個人熱管理系統等方面有著巨大的應用前景。

這種多功能氣凝膠薄膜的制備過程非常簡單，通過溶解杜邦公司的Kevlar 獲得ANF，與CNT 混合均勻，再經刮刀涂布、溶膠—凝膠、冷凍干燥及疏水化過程獲得FC-ANF/CNT 氣凝膠薄膜。氟碳樹脂是一種疏水性涂料，ANFs 和CNTs 作為氣凝膠薄膜的構筑單元提供了表面粗糙度，減少了液—固接觸面積，從而使得該薄膜呈現出良好的疏水性（137°）。此外，其在80℃熱水環境中仍然保持不濕潤現象，這是由于FC 涂層在熱水溫度下可保持完整性，以防止被低表面張力的液體潤濕。

研究發現，FC—ANF/CNT 氣凝膠薄膜的電導率隨著CNT 含量的升高而增加，CNT 含量為40%時，達到了230S·m-1。利用焦耳熱效應，該氣凝膠薄膜可以通過施加不同的電壓來實現溫度調控，而且驅動電壓較低。施加5V 電壓即可獲得人體保暖所需溫度（52.6℃），低驅動電壓不僅保證了節能和人身安全（小于36V），還使得采用電池或電容器對氣凝膠薄膜供電成為可能。此外，FC-ANF/CNT 氣凝膠薄膜還具有加熱穩定性與耐用性。

由于CNT 的存在，FC-ANF/CNT 氣凝膠薄膜對電磁波具有屏蔽性能，在568μm 的厚度下，FC-ANF/CNT 氣凝膠薄膜（CNT 含量為40%）對電磁波的衰減能力達到54.4 dB。理論分析表明，入射電磁波的衰減來源于氣凝膠中三維導電網絡中的電導損耗和界面極化損耗，而氣凝膠的多孔結構則進一步增加了波的多重散射路徑，使得材料對電磁波的衰減能力增強。由于氣凝膠薄膜的輕、薄特性，計算出其電磁屏蔽效率高達33528.3dB·cm2·g-1，高于傳統碳基、金屬基或者導電聚合基的屏蔽材料。

（摘編自材料與測試）

無氟防水透濕功能紡織品研發取得新進展

防水透濕膜不僅能夠阻止液態水的滲透，同時還能有效傳遞水蒸氣，在野戰軍服、高端運動服、醫療衛生、精密電子、建筑材料等領域有著廣泛的應用前景。近日，東華大學紡織科技創新中心院士俞建勇及研究員丁彬帶領的納米纖維研究團隊在無氟防水透濕功能紡織品領域取得重要進展。相關成果發表于納米材料領域著名期刊《ACS Nano》上。

研究團隊創新性地采用水性無氟交聯劑（BIC）和水性無氟疏水劑（ECO）對可生物降解的醋酸纖維素（CA）納米纖維膜基材進行逐步涂層改性，并經過高溫熱固化處理制備出環境友好型、高性能無氟防水透濕纖維膜，避免了疏水劑中含氟物質和有機溶劑所產生的環境問題，最大限度地提升了環保性能。超支化樹枝狀大分子聚合物ECO 具有較長的碳氫鏈段，賦予了纖維膜良好的疏水性能。封閉型異氰酸酯交聯劑BIC 在高溫時解封，活性的異氰酸酯基團分別與CA 纖維膜和ECO分子中的羥基反應生成氨基甲酸酯基團，將長碳氫鏈段通過化學鍵固定在纖維表面。最終制備的纖維膜耐水壓為102.9kPa，透濕量為12.3kg m-2·d-1，拉伸強度為16.0MPa，性能遠遠優于其他無氟防水透濕膜。

此外，該涂層體系還可用于其他親水性纖維基材，如聚酰胺6、聚丙烯腈和棉織物，同樣可以制備出具有良好防水、透濕性能的功能性紡織品。這種利用無氟水性涂層對纖維膜基材進行疏水改性的策略為環境友好型防水透濕材料的設計制備提供了一種新思路。

（摘編自東華大學）

新型木質素/乙酸纖維素基碳納米纖維可應用于電化學儲能

碳納米纖維因其質量輕、抗蠕變能力強、比表面積大、熱/電傳導性能好等特點，在電化學儲能領域受到廣泛關注。但用于制備碳納米纖維的傳統原料以石油基聚合物為主，其不可再生性和高昂的成本制約了碳纖維的進一步發展和應用。因此，以綠色可再生的天然資源為原料制備高質量生物質基碳纖維成為目前碳纖維領域研究的一個方向。

據報道，大連工業大學周景輝教授課題組設計制備了一種全新木質素/乙酸纖維素基碳納米纖維，并將其應用于電化學儲能領域。通過一步法簡單的磷化處理過程，實現木質素與乙酸纖維素分子間的共價鍵連接。從分子層面上解決木質素優越的熱力學穩定性與乙酸纖維素良好的可紡性相結合的問題。相關研究成果發表于《ACS Applied Materials ＆ Interfaces》期刊上。

磷酸作為一種應用廣泛的化學試劑，可以使木質素化學結構中的酚羥基脫水，促進交聯反應形成聚磷酸鹽。隨后，磷化木質素與乙酸纖維素中的羥基發生反應，在乙酸纖維素與木質素之間形成穩定的磷脂鍵。磷化處理可以有效地增加木質素與乙酸纖維素分子之間的相互作用，從而提高前驅體分子鏈的柔韌性和紡絲溶液的可紡性。隨著磷化處理程度的增加，所獲得的生物質前驅體纖維直徑逐漸增大，且形貌中珠狀缺陷結構明顯減少。這種珠狀缺陷結構的出現主要歸因于木質素與乙酸纖維之間發生了相分離。其中，木質素相組成了缺陷結構中的“珠”，乙酸纖維素相組成了缺陷結構中的“線”。對前驅纖維進行短暫的預氧化和碳化處理后得到生物質基碳納米纖維。由于生物質前驅體纖維中形貌缺陷的存在，物理共混和磷化程度較低的木質素/乙酸纖維素基碳納米纖維形貌崩塌嚴重。磷化程度適中的木質素/乙酸纖維素基碳納米纖維保持了原有的纖維狀形貌，這對于獲得高性能的生物質基碳納米纖維至關重要。

獨立且直徑均勻的纖維形貌為木質素/乙酸纖維素基碳納米纖維（CFs-5）提供了較大的比表面積（837.4 m2/g）和比電容（346.6 F/g）。在功率密度為400 W/kg 時，基于木質素/乙酸纖維素基碳納米纖維超級電容器裝置的能量密度為31.5 Wh/kg。該研究為實現高性能生物質基碳纖維的制備和生物質資源的高值化利用提供了新思路。

（摘編自高分子科技）

喂食納米銀粒徑顯著影響家蠶蠶絲性能

蠶絲因其具有優異力學性能、生物相容性和生物降解性，近年來逐漸應用于組織工程、生物醫用材料等領域。為了進一步改善蠶絲的性能、提高其應用價值，需要對天然蠶絲進行改性，增強其力學性能、抗菌性能、抗黃變性等。作為一種新型方法，添食育蠶法具有操作簡單、無后續處理、可大規模生產、綠色環保的優點。近年來，該方法在喂食有機染料獲得彩色蠶絲，以及喂食納米材料獲得性能增強蠶絲方面取得了一定的進展。

據報道，天津大學張雷教授課題組利用一系列不同粒徑的納米銀顆粒（20～100nm）喂食家蠶，研究家蠶不同器官對納米銀顆粒的攝取、積累情況，以及蠶絲中納米銀顆粒的含量。結果顯示，不同粒徑的納米銀顆粒在蠶絲中的含量不同，50nm 的納米銀在蠶絲中含量最高，為147mg/kg，顯著高于其他粒徑的納米銀顆粒。進一步檢測家蠶體內各種器官中的納米銀含量，發現家蠶腸、血淋巴和絲腺中50nm 的納米銀含量最高，相應地，家蠶糞便中50nm 納米銀的含量低于其他組，說明50nm 納米銀通過腸吸收和淋巴循環進入家蠶體內的量較多，積累在絲腺中的量也較多，從而獲得具有較高納米銀負載量的改性蠶絲。值得注意的是，通過喂食50nm 納米銀得到的蠶絲纖維對革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌）和革蘭氏陰性菌（大腸桿菌）均表現出較好的抗菌性能。同時，實驗結果表明，蠶絲的直徑、形態和結構在改性后未發生明顯改變，且其熱穩定性有所增強。

該研究證明了納米銀顆粒在蠶體內的有效攝取、生物分布，以及蠶絲負載量與其粒徑大小密切相關，為納米材料改性蠶絲獲得具有不同功能的新型絲蛋白材料提供了新的思路。相關研究成果發表于《ACS Sustainable Chemistry ＆ Engineering》雜志上。

（摘編自ACS 美國化學會）

愛普生首次發布定制化工業用成衣打印機

1月16日，愛普生（Epson）發布了其第一臺工業用成衣打印機——SureColor?F3070，為不斷增長的數字紡織市場帶來了全新的定制化解決方案。

SureColor?F3070 旨在提供較低的總擁有成本（TCO）和可靠性，以在高產量的打印車間中保持出色的性能并節省成本。它是Epson 的第一臺直接采用雙打印頭技術和散裝油墨系統的工業用成衣打印機，與傳統墨盒系統相比可顯著降低油墨成本并減少浪費。其優勢在于全新的自動高度調節和易于用戶維護，以提高生產效率并減少停機時間，從而縮減服裝店制作定制服裝的交付周期。

愛普生美國公司高級產品經理Tim Check 說：“SureColor?F3070 專為需要高產量、高性價比打印機設備的大中型服裝店而設計，它可以在1 分鐘內生產出全尺寸襯衫，從而使商店每天可以打印數百件襯衫。”

SureColor?F3070 適用于在各種織物類型（包括棉、亞麻和人造纖維）上進行數碼打印定制服裝，其設計是為了滿足美國千禧一代對獨特服裝日益增長的市場需求，該打印機采用了新的2.6 英寸雙 Precision Core?打印頭，可在工業生產速度下實現高質量輸出。這款打印機首次根據服裝厚度和質地設置打印頭高度自動調節，無需用戶干預即可實現最佳的打印質量，并且可以輕松地在薄T 恤衫和厚運動衫之間切換，從而減少了不同種類服裝之間的停機時間。

（摘譯自愛普生美國公司/杜宇君）

美國推出新型高性能干燥面料TurboDry

1月14日，位于美國亞特蘭大的技術中心NexTex Innovations 宣布在戶外零售商展上推出TurboDry 織物——一種新型的高性能面料。即將申請專利的TurboDry 織物結合了革命性的干燥技術，該技術依賴于仿生原理（受自然界啟發而設計），可將水分從一個方向快速地從穿著者的皮膚轉移到其外部。基于接觸角和毛細作用的物理原理，該技術可以使穿戴者保持干燥，且性能持續時間比化學涂層替代品更久。

NexTex 首席執行官Chad Lawrence 說：“TurboDry通過改善汗液管理為穿著者帶來前所未有的舒適感。這項技術幾乎可以用于任何想到的運動服服裝或配飾，TurboDry 織物的干燥技術不僅適用于長絲紗線，還適用于短纖和各種纖維混紡，主要包括棉和再生纖維素材料。”

TurboDry 是NexTex Innovations 首席技術官（CTO）胡博士研發的。胡博士長年研究樹木是如何從根部吸水到葉子的，通過模仿這種自然能力，將其轉化到經編、緯編、窄幅松緊和無縫織物。

TurboDry 的水分運輸過程是物理過程，其干燥性能不受水洗影響，從而延長了服裝的使用壽命。TurboDry可以用回收的聚合物制成，也可以使用相同類型的聚合物（例如100%聚酯纖維）生產，當服裝達到其最終用途時，可以在將來回收利用。

（摘譯自NexTex Innovations/杜宇君）

蘭精集團悅菲纖?技術亮相法蘭克福家紡展

蘭精集團（Lenzing）在1月7日-10日于德國法蘭克福舉行的國際家用及商用紡織品展覽會（Heimtextil）上，展示其循環經濟的最新成果。蘭精集團憑借其悅菲纖?（REFIBRA?）技術取得的最新突破——行業內首次使用消費后的棉花廢料成功生產天絲?（TENCEL?）萊賽爾纖維，這也將成為可持續高質量家用和內飾產品的基礎。

最近，蘭精集團宣布了悅菲纖?技術升級的第二階段，將消費后10%的棉花廢料和消費前30%的回收材料混合在一起，這一步是紡織業的一個重要里程碑。蘭精集團對天絲?×悅菲纖?纖維使用了一種特殊的識別技術，以確保最終紡織產品纖維中包含可回收材料。

床上紡織品的質量是確保睡眠舒適度的關鍵因素之一。采用悅菲纖?技術的天絲?萊賽爾纖維通過調節水分的吸收和釋放，促進良好的水分管理，從而支持人體的自然熱調節，并在整個夜晚提供舒適的透氣性。此外，光滑的纖維表面可制成對皮膚柔和的織物。

蘭精集團邀請了來自米蘭藝術學院、倫敦藝術大學和阿爾托大學的學生，深入到可持續的蘭精纖維世界，并創造一個床上用品系列——BEDifferent。蘭精集團全球業務發展家紡和室內主管Ebru Bayramoglu 說道：“我們關注未來，并致力于可持續的解決方案。創新的思維創造了天絲?×悅菲纖?纖維、BEDifferent 系列。通過這個項目充分體現了蘭精對人和地球的尊重。我們很高興能在Heimtextil 展覽會上展示我們3 個系列的產品，學生們也很樂意與公眾分享他們對于可持續纖維的想法。”雖然該系列產品作為藏品概不出售，但將會啟發家用紡織品生產商對未來的床上用品的創新理念。

（摘譯自蘭精集團/杜宇君）