前沿

美國研發出防彈又隔熱的高強度納米纖維材料

據報道，美國哈佛大學Kevin Kit Parker 課題組研制了一種新型防彈隔熱材料，其設計理念是將多孔網狀結構和定向纖維相結合，以同時獲得隔熱和防彈兩種性能，克服了傳統防護材料設計無法滿足多種需求的局限。此項設計可應用于軍事、航空航天等領域，具有重要應用價值。

研發人員采用沉浸式旋轉噴氣紡絲平臺合成了一種對位芳綸纖維板。它將對位芳綸纖維沿著氣凝膠的機械載荷方向定向排列。定向的對位芳綸纖維可以有效應對機械應力，而孔狀的網絡結構可以在不損害結構功能的情況下限制熱擴散。碎裂測試表明，這種無紡織pAFS（para-Aramid Fiber Sheets）的防彈性能可以與商業防彈紡織品相媲美，同時pAFS 的導熱系數很低，與市售的對位芳香聚酰胺相比，其隔熱性能提高了20 倍。

沉浸式旋轉噴氣紡絲平臺依靠紡絲噴絲頭高速旋轉（＞ 1000 rpm）的離心力來合成納米纖維。將聚對苯二甲酰對苯二甲酰胺-硫酸（PPTA-H2SO4）溶液以連續流動的方式進入噴絲板。聚合物射流撞到旋轉的收集板獲得實心纖維，鍍液會沿著渦流線拉動纖維到收集器上，互連以形成網絡，冷凍干燥后即得連續的對位芳綸纖維薄片，通過調整PPTA-H2SO4的濃度、粘度、剪切速率、溫度等參數，以調控PPTA-H2SO4的粘彈性，從而獲得性能最好的纖維。

為了研究材料的防彈性能，研發人員同美國陸軍作戰能力發展司令部士兵中心合作，采用模擬子彈進行測試，觀察子彈是否穿透材料來評價其防彈能力。隨后，作者又將纖維納米片交叉疊成0°及90°，放在多層織物之間，目測即可發現其很好的防彈效果。進而，研發人員又測試了增加pAFS 的層數，發現可以有效提高其防彈性能。實驗表明，兩層的防彈能力V50 為525ft/s，五層的防彈V50 為657 ft/s。

為了測試其隔熱性能，研發人員將pAFS 纖維板放在600W 的熱源上，測試其上表面和下表面的溫度，可以看到其加熱速率遠小于商業纖維。實驗測得，pAFS 的絕熱系數比商用纖維Twaron 提高了20 倍。為了模擬極端環境下的隔熱能力，研發人員將沒有涂層保護、有Twaron保護和有pAFS 保護的宇航員模擬人偶暴露在一個350 ℃的熱源下，對比其隔熱性質。在沒有任何保護的情況下，宇航員人偶在5min 內融化；有Twaron 保護的人偶在17min 內融化；而在pAFS 材料保護下，置于高溫下的人偶30min 仍未融化，進一步驗證了其隔熱能力。

（摘編自高分子科學前沿）

新型石墨烯材料可自動降低穿戴者體溫

炎炎夏日，解暑神器必不可少。據報道，英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所利用石墨烯創造性地研發出一種熱適應性服裝，具備自動降低穿戴者體溫的功能。

石墨烯作為一個高導熱層，會使織物的面內熱擴散率加倍，增強從底部到表面的熱傳導效率。在這項研究中，科學家利用石墨烯的出色熱性能與導電性實現熱適應，即控制熱輻射，以此達到在炎熱的氣候中降低體溫的效果。除了具有優異的電學性能、極高的導熱性、優異的阻隔性能外，石墨烯還具有優異的的韌性，正是由于這一特性，其能夠與各類紡織原料（如棉、聚酯纖維等）結合在一起，最終制成衣物。

該團隊開發的設備由紅外透明聚合物層、多層石墨烯（MLG）、織物分離層和導電織物組成。為了讓這種衣服可以符合實際應用，該團隊測試了石墨烯在織物上的壓縮和洗滌穩定性，結果表明：棉織物上附著的石墨烯片材電阻和紅外發射率經過力學和水洗試驗，均未出現劣化跡象，顯示出該裝置具有較高的耐用性和靈活性。隨后，該團隊發現將離子可逆地插入石墨烯層中，并調節其電學和光學特性，就可以實現自動的熱輻射調節。研究人員表示，此次開發的石墨烯制備和轉移方法可以很容易地集成到成熟的紡織基礎設施中，有望實現大規模生產。

（摘編自學術頭條）

基于靜電紡絲的柔性太陽能紗線研發成功

有機-無機雜化的鈣鈦礦材料（MBX3）已經成為光伏領域的研究焦點。隨著材料和工藝的進步，鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的能量轉換效率（PCE）已經取得了顯著的進步。剛性基體的鈣鈦礦太陽能電池的PCE 最高達到23.7%，的性基體的PCE 達到18.28%，纖維型器件的PCE 達到9.49%。但是PSC 要在商業上得到廣泛應用，就必須要耐受水分和溫度，以改善其耐久性。如果要把PSC 與智能紡織品相結合，就必須采用的性的紗線作為載體，來增加纖維型器件彎曲和扭轉的靈活性。

近日，東華大學“一帶一路”先進纖維與低維材料國際聯合實驗室朱美芳院士團隊在太陽能專業期刊《Solar RRL》上發表了團隊的相關研究成果。在這項工作中，研究者采用了高的韌性的銀紗線作為核心和負極，在負極上浸涂負載一層均勻的聚3-己基噻吩（P3HT），并采用靜電紡絲技術，直接以Ag/P3HT 紗為軸心紡出均勻的鈣鈦礦-PVP 納米纖維（光活性層），并將[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）-二氧化錫（SnO2）復合材料涂覆在碳纖維紗線上制成陽極，再與鈣鈦礦紗線纏繞形成完整裝置，組裝完成后的鈣鈦礦太陽能紗線表現出了優異的光伏性能以及極佳的重復耐久性。

研究表明，在不同的靜電紡絲電壓和濕度條件下，靜電紡絲是控制PVP 納米纖維上CH3NH3PbI3晶體尺寸、質量和分布的有效方法。在改進的條件下合成的CH3NH3PbI3-PVP 納米纖維結構得到優化，光伏性能明顯提高，復合納米纖維也使太陽能紗線具有更好的的韌性和穩定性。此外，靜電紡絲作為沉積CH3NH3PbI3-PVP 納米纖維的方法，保證了太陽能紗線制備的重現性和生產效率。本研究為制備高效且的性、穩定性俱佳的鈣鈦礦太陽能電池提供了一種新的方法，并有望在可穿戴器件上得到進一步應用。

（摘編自高分子科技）

具有可控表面結構的功能纖維實現大規模制備

微納結構表面可以賦予材料許多優異的特性，如親疏水、抗菌、產生結構色等。近日，南洋理工大學魏磊教授團隊聯合中國科學院工程熱物理研究所張挺研究員團隊開發了一種在熱拉纖維成型的過程中直接壓印的工藝——DITD 工藝。該工藝在熱拉纖維的同時制備表面微納結構，從而實現具有微納結構表面的功能纖維的大規模制備。

據介紹，DITD 工藝是將預制棒在爐子內加熱拉伸之后，直接用兩個帶有預設表面結構的滾輪作為模板，對剛拉制的纖維進行連續壓印，使纖維表面形成連續的，與滾輪上表面結構相反的微納結構。從掃描電鏡（SEM）照片可以看出該工藝制作的表面結構質量高，與所用模板的結構完全吻合，并且清晰的衍射花樣表明纖維表面的微納結構呈現良好的周期性。

研究人員對該工藝的熱學過程進行了仿真，并展示了纖維表面的溫度分布，隨后進行了實驗驗證。結果表明，纖維在與滾輪接觸時溫度較高，足夠進行微納結構壓印，并且纖維與滾輪分離后溫度明顯下降，從而抑制了由表面張力驅動的回流，保證了較高的結構分辨率。隨后，研究人員證實了DITD 工藝的結構分辨率在數十納米的水平，同時該工藝可以很精確的控制結構深度并具有良好的重復性。

此外，研究人員還制備了帶有表面微結構的功能纖維并組裝成了摩擦電納米發電機，與沒有表面微結構的器件相比，微結構明顯提升了其輸出性能，并且在長時間工作下器件性能沒有明顯變化。進而，研究人員將這種具有微結構的功能纖維編織到商用布料里，從而組裝成了多點觸摸傳感織物，展示了該工藝在可穿戴器件等多種領域的巨大應用潛力。

（摘編自高分子科技）

半液態金屬智能復合纖維實現力學性能溫控及液相焊接

近日，來自清華大學的劉靜教授和張瑩瑩教授的研究團隊聯合開發了一種新型液態金屬智能復合纖維。不同于傳統管道灌注方法制備的液態金屬拉伸導電纖維，這種液態金屬智能復合纖維將半液態金屬材料作為導電涂層，位于智能纖維的最外層。為了充分利用半液態金屬材料具有的低熔點、接觸潤濕的特點，研究人員將半液態金屬涂層暴露在最外層，實現智能纖維在固液轉換狀態下的力學性能調控，以及多組纖維液相焊接使能的電學性能調控。此外，利用智能纖維的可編織特性，研究人員開發出多種功能的液態金屬導電纖維織物，展示出其在可穿戴電子領域的應用前景。

此前，該實驗室在液態金屬智能纖維研究基礎上，研究人員為解決液態金屬鎵銦合金流動性強，難以穩定附著在纖維表面的問題，改進了液態金屬智能纖維的制備工藝，使用塑形能力較強的半液態金屬材料（Cu-Ga-In）作為纖維導電涂層。這種摻雜固體金屬顆粒的半液態金屬材料不僅可以在一定時間內穩定維持原有的粘附狀態，而且保留了液態金屬低熔點、接觸潤濕的特點。在該研究中，研究人員選用多種天然和人造纖維作為智能纖維的內核，如超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE）、天然棉纖維、頭發以及聚氨酯（PU）彈性纖維等。此外，為進一步提高半液態金屬材料在這些纖維表面的粘附性，研究人員將一種對半液態金屬材料粘附性極好的PMA 涂層附著在內核纖維的表面。

由于這些纖維自身具有不同的力學特性，因此使用該方法可制造出具有不同力學性能的導電纖維。例如使用高強度UHMWPE 纖維制作的導電纖維具有超高的抗拉特性，在吊起重物的同時，能夠保持穩定的導電特性。此外，由于天然棉纖維具有成本低廉，易于編織的特點，研究人員將以天然棉線作為內核的半液態金屬智能纖維進行編織，開發出無線充電線圈和可拉伸網狀導電織物等大面積的可穿戴的性電子設備。

不同于將液態金屬封裝在硅膠管道內的制備策略，將半液態金屬暴露在纖維最外層可以實現多根液態金屬纖維在低溫環境下的自動焊接，并且轉化成固態的半液態金屬涂層能夠為纖維提供力學支撐，并由多根纖維搭建出3D 電路。最后，本研究以PU 彈性纖維作為內核制造出可拉伸導電纖維，并能在300%拉伸狀態下保持穩定的電學特性，表現出較高的拉伸性和抗疲勞特性。

（摘編自高分子科學前沿）

帝人Tenax 通過航空系統材料工藝認證

帝人宣布其碳纖維干增強材料Tenax 已通過Spirit 航空系統樹脂傳遞模塑（RTM）工藝的認證。高度自動化的RTM 解決方案結合了Tenax 干增強無卷曲織物（DRNF）和Tenax 編織纖維（DRBF）來形成表皮和加勁劑，同時保持了現有的產品界面，從而可以直接替換所有最終的飛機機翼擾流板組件。

Tenax DRNF 和Tenax DRBF 被開發用于樹脂注入和樹脂傳遞成型過程，與傳統的高壓釜模塑相比，它們可以提供更高的生產率和部件集成度。Tenax DRNF 由成束的碳纖維細絲制成，這些細絲在一個方向上形成多層分布，具體取決于最終組件的結構要求。該織物具有良好的纖維取向性，與常規機織織物相比具有更好的機械性能，并達到了與航空級熱固性單向預浸料相當的性能。Tenax DRBF用于擾流板部件結構中，用作空腔填充物，這些材料已通過空中客車專門針對此應用進行的認證。

Tenax DRNF 和Tenax DRBF 的組合達到了Spirit 航空系統飛機部件生產的標準，例如有效的處理能力，生產率和成本效率。空客A320neo 擾流板部件將在蘇格蘭普雷斯特威克的Spirit 宇航系統公司的一個新建大批量生產工廠中制造。

作為帝人2020-2022年中期管理計劃的戰略重點之一，公司正在大力加快飛機中到下游應用的開發，例如具有更高強度和更高拉伸模量的經濟高效的碳纖維，包括Tenax 干碳纖維材料，碳纖維單向熱塑材料（Tenax TPUD）在內的中間材料，碳纖維熱塑性加固層壓板（Tenax TPCL）和熱固性預浸料。展望未來，帝人計劃進一步加強其碳纖維及其中間材料業務，成為飛機應用的領先解決方案提供商，目標是到2030年左右該領域的年銷售額超過9 億美元。

（摘編自賽奧碳纖維技術）

邁爾斯推出兼顧舒適與美觀的健身T 恤

7月7日，運動服裝品牌邁爾斯（Myles）發布了全新的健身T 恤。這款T 恤是Myles 與領先的面料開發者Polartec 合作開發的采用水分管理技術Power Dry?的新產品，具備良好的透氣性和休閑外觀，彌補了傳統健身T恤舒適與美觀難以兼顧的缺點。

這款T 恤不僅有棉質手感，而且還有磨毛啞光的后處理工藝和套染的雜色外觀，顯得比傳統的運動衫更為精致。Polartec 技術的核心是其獨有的Power Dry?結構，該結構采用雙組分編織，具有機械排汗作用和高透氣性，能實現快干性能，可延長服裝的使用壽命。

Polartec 的Power Dry?技術可將水分從皮膚表面轉移到織物外表面，從而實現運動過程中汗液的快速蒸發，達到服裝的干燥感。這款T 恤還經過銀鹽離子處理，能抑制引起異味的細菌的生長。

該產品在Myles 位于美國舊金山的工廠進行縫紉。這款T 恤具有精致的合身款式、平鎖接縫袖口、以及成形下擺,可提供更好的運動舒適度與美觀性。

（摘譯自Polartec/杜宇君）

UMF 與環球化纖合作生產高性能抗菌纖維

7月27日，研究并開發用于預防感染、商業清潔類高性能產品和項目的UMF 高科技纖維公司宣布與美國環球化纖公司建立合作伙伴關系。UMF 將向環球化纖提供其擁有專利技術的可持續抗菌劑——Micrillon?，以將其用于兩種高性能纖維的生產中。第一種是超細皮芯纖維；第二種是可分裂的雙組分長絲，通常稱為細旦纖維或疊層餅狀長絲。這兩種含有Micrillon?的纖維將轉化為各種類型的紗線制成品，如手套、隔離衣、毛巾、窗簾、雨刷或者其他產品。

UMF 首席執行官George Clarke 說：“UMF 多年來一直致力于通過高性能產品、培訓和項目來幫助預防感染。各組織和機構意識到防控新冠肺炎疫情的常態化，因此，我們與環球化纖合作制造的創新產品比以往任何時候都更加重要。”

UMF 的Micrillon?是一種可廣泛應用的持續性抗菌聚合物添加劑，可以摻入纖維、薄膜的注塑和擠出步驟中并帶入氯分子。Micrillon?中的化學物質會在產品所含的生命周期內不斷充沛。當細菌和霉菌與Micrillon?表面接觸時，它們會被清除。

環球化纖將在其位于美國田納西州約翰遜市的制造工廠生產Micrillon?雙組分纖維以及皮芯纖維，首先是應用于針織手套，此外，還將計劃開發用于酒店、醫療保健和住宅應用的其他產品。

（摘譯自UMF 公司/杜宇君）

瑞典索達公司OneMore?獲得RCS 標準認證

日前，瑞典索達公司的OneMore?根據回收聲明標準（RCS）獲得了CU 1059293 認證。

RCS 是一項國際性的、自愿性標準，為含有回收材料的產品設定了第三方認證要求。該認證由紡織品交易所（致力于提高紡織工業和紡織品供應鏈的可持續性的組織）管理。而RCS 的目的就是增加回收材料的使用。

“通過RCS 認證表明正在加工和銷售的產品中至少包含5%的回收材料。對索達而言，該認證使公司能夠生產和銷售擁有RCS 認證的OneMore?，即意味著客戶將獲得在混合物中添加了再生棉的保證，這些棉是從回收的紡織品中提取的。”索達可持續發展協調員Eva Gustafsson 說。

借助OnceMore?，索達創建了一個獨特的解決方案，在該解決方案中，可以將大量用過的棉織物和混紡織物重新用于制造新的服裝和紡織品。如今，只有極少的紡織品被重復使用，幾乎所有廢舊紡織品都被送到垃圾填埋場或焚化場。今后這種情況將會改變，因為索達可以對大量紡織品進行回收利用。公司的長期目標是每年利用25000 噸廢棄紡織品。

“在2019年秋季推出OneMore?之后，我們收到了多個品牌和來自紡織品供應鏈的參與者的咨詢。現在，我們希望紡織品供應鏈上的其他制造商也能效仿，這樣基于RCS 認證的服裝和其他紡織品很快就能在商店里買到了。”索達生物產品副總裁Johannes Bogren 說道。

（摘譯自瑞典索達公司/杜宇君）