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中國科學家研發出可無源制冷的光學超材料織物

華中科技大學武漢光電國家研究中心陶光明教授研究小組與浙江大學馬耀光教授團隊、中國紡織科學研究院有限公司等多家單位交叉學科聯合創新，研發出一種可無源制冷的光學超材料織物，降溫效果好，可穿戴性能高，應用前景看好。這一成果日前在線發表在國際權威學術期刊《科學》上。

經嚴格測試，在無源輸入條件下，超材料織物可實現全天低于環境溫度2℃～10℃的制冷效果（廣州，2020年12月5日-6日）。相較于棉、氨綸、雪紡、麻這一系列同色的商用織物，超材料織物覆蓋下的模擬皮膚溫度可降低5℃～7℃（廣州，2020年11月28日）。相較于市售車罩，超材料織物覆蓋下的模擬汽車內部溫度可降低27℃（廣州，2020年12月7日）。相較于白色棉織物，超材料織物對人體體表降溫超過4℃（廣州，2020年12月7日）。

陶光明介紹說，研究團隊將光學超材料技術與批量纖維制備技術相結合，選用聚乳酸為纖維原料，引入特定波段光學新特性，獲得均勻連續的超材料纖維。在此基礎上，進一步利用成熟紡紗織造和層壓技術，制備出可無源制冷的光學超材料織物。

此外，超材料織物還具備低成本、綠色環保、可產業化等優勢，對實現高效的戶外個人熱管理、推動智能紡織品的產業化技術開發及應用具有重要意義，順應全球綠色低碳發展潮流。（來源：新華網）

一種具有防病毒效果的超柔性網籠結構納米纖維氣凝膠

新冠肺炎疫情的暴發使人們更加注重個人防護。纖維過濾材料（如醫用口罩、空調濾芯等）是日常防護必不可少的重要裝備，可有效攔截空氣中的污染物。然而，現有的纖維類空氣過濾材料多為微米纖維氈，其纖維直徑粗、孔徑大的缺陷使得過濾效率低，難以滿足實際應用中對病毒等微小物質的攔截，且該材料通常不具備殺菌殺病毒功能，攔截的微生物會進一步繁殖生長，極易引發更嚴重的二次感染。因此，亟須開發具有抗菌抗病毒功能的納米纖維過濾材料。

近日，東華大學俞建勇院士及丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊報道了一種超柔性網籠結構納米纖維氣凝膠。通過在SiO2納米纖維/硅烷溶膠/鹵胺改性劑的分散液中進一步引入細菌纖維素（BC）納米纖維，經冷凍干燥后，BC纖維在SiO2纖維框架上形成二級精細網絡，從而構成了纖維網籠結構，在抗菌抗病毒空氣過濾材料領域極具應用潛力。

在實際應用過程中，當被污染的空氣通過氯化處理后的氣凝膠時，納米纖維網籠結構將對污染物起到攔截作用，尤其是BC精細網絡會攔截細菌、病毒和微小顆粒物質，纖維網籠上的鹵胺抗菌劑活性位點將釋放氯正離子以徹底殺滅攔截的微生物，從而避免二次污染。與此同時，氣凝膠N—Cl鍵釋放的氯也會被消耗而變為N—H鍵，當氣凝膠再次被氯化時，纖維網絡上的N—H鍵可重新氯化成N—Cl鍵，實現殺菌殺病毒性能的循環再生。該材料的制備為開發新一代抗菌抗病毒空氣過濾材料提供了新思路。（來源：紡織導報）

機敏變色材料 助衣服顏色實現“七十二變”

紡織材料之所以能像“變色龍”一樣善變，其奧秘主要來自機敏變色材料。外界環境因素的變化，誘導變色材料的分子結構產生重排、開環閉環、互變異構等作用，導致分子結構中的共軛體系發生變化，從而在表觀上使材料的顏色發生改變。因機敏變色材料不同，智能變色紡織材料主要可分為光致變色紡織材料和熱致變色紡織材料。

與大多數處于研發階段的變色材料不同，智能變色紡織材料目前應用前景最為廣泛，且部分材料已經產業化并出現在日常生活中。天津工業大學紡織科學與工程學院教授馬曉光表示，智能變色紡織材料具有獨特的智能可逆變色特性，在保持紡織制品基礎功能的同時，將功能、時尚等融為一體，深受市場青睞。

“顧名思義，智能變色紡織材料（變色纖維/織物）是一種能對外界環境因素的變化作出響應的智能紡織品。”馬曉光介紹，將變色材料添加到紡織材料上，紡織材料的顏色會在受到光源、溫度等外界環境因素刺激后，發生可逆性變化，從而營造出絢麗多彩的視覺效果。

研發制備智能變色紡織材料并不是把機敏變色材料和紡織材料做個簡單的1+1=2的加法，將機敏變色材料與紡織材料結合的方法，有夾層法、浸漬法、涂層法、交聯法、微膠囊法、填充纖維法、纖維接枝法、成纖法等多種技術路線及相應的加工工藝。

“紡織品的可逆變色特性取決于機敏變色材料的變色性能。而機敏變色材料的性能又與技術路線的選擇和加工工藝的水平有關。”馬曉光表示，目前這幾種結合方式各有利弊。比如浸漬法是將織物浸漬在由機敏材料制成的分散液中，使機敏材料吸附在織物上。這種方法雖然簡單易操作，但產品牢度較差、不耐洗，一般僅供一次性使用；填充纖維法是將機敏材料填充到中空纖維之中，再紡織制成智能織物。這種制備方法可保持較高的智能變色效果，但填充工藝復雜、成本高，給實際生產帶來一定困難。（來源：科技日報）

可穿戴設備又上新 電池“織”成的衣服來了

出門不需要帶充電器和充電寶，通過身上穿的衣服，就可以對手機進行無線充電——聽起來像科幻片的這一場景，正在逐步成為現實。

這正是復旦大學高分子科學系彭慧勝團隊的研究方向之一。近日，團隊通過系統揭示纖維鋰離子電池內阻隨長度變化的規律，有效解決了聚合物復合活性材料和纖維電極界面穩定性難題，連續構建出兼具良好安全性和綜合電化學性能的新型纖維聚合物鋰離子電池。

相關研究成果以《高性能纖維鋰離子電池的規模化構建》為題，發表于《自然》雜志主刊。審稿人評價這項工作是“儲能領域和可穿戴技術領域的里程碑研究”和“柔性電子領域的一個里程碑”。該研究得到科技部、國家自然科學基金委、上海市科委等項目支持。

團隊研發出了高效負載纖維鋰離子電池活性材料的連續化方法，通過調控正負極活性材料組分和黏附力，有效解決了聚合物復合活性材料與導電纖維集流體的界面穩定性難題，并自主設計和建立了面向纖維鋰離子電池連續構建的標準化裝置，實現了活性材料在千米級光滑纖維表面的高效負載和精準控制，獲得到了高負載量、涂覆均勻和容量高度匹配的正、負極纖維電極材料。團隊進一步將正極纖維和包覆高分子隔膜的負極纖維進行纏繞組裝，并進行有效的封裝和電解液注入，最終實現了高性能纖維聚合物鋰離子電池的連續化制備。所制得的纖維電池容量隨長度線性增加，顯示該構建路線具有良好的可靠性。

今年3月，復旦大學彭慧勝、陳培寧的團隊論文《大面積顯示織物及其功能集成系統》發表于《自然》雜志主刊，他們自主研發的全柔性織物顯示系統，可緊貼人體不規則輪廓，像普通織物一樣輕薄透氣，確保良好的穿著舒適度。

該纖維鋰聚合物離子電池表現出了良好的綜合性能，顯示了廣闊的應用前景。長度為1m的電池可以為智能手機、手環、心率監測儀、血氧儀等可穿戴電子設備長時間連續有效供電；纖維鋰離子電池還具有良好的循環穩定性，循環500圈后，電池的容量保持率仍然達到90.5%，庫倫效率為99.8%；在曲率半徑為1cm的情況下，將纖維鋰離子電池彎折10萬次后，其容量保持率仍大于80%；甚至在重復水洗、擠壓等嚴苛環境下也可以保持較為穩定的電化學性能。進一步通過紡織方法，團隊已經獲得了高性能的大面積電池織物。

“可穿戴纖維鋰離子電池的很多功能已經實現，但對于真正的推廣普及來說，依然任重道遠。”彭慧勝說。（來源：科技日報）