前沿

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导电玄武岩纤维技术取得进展

中国科学院新疆理化技术研究所研究员马鹏程带领的复合材料团队与德国德累斯顿莱布尼茨高分子研究所教授Edith Mäder合作，尝试以玄武岩纤维为基底，利用其本身含有的金属元素，并采用化学气相沉积技术，来实现不同碳纳米材料在玄武岩纤维表面的沉积和生长。

研究表明，通过控制实验条件，可高效、可控地在玄武岩表面生长出高温裂解碳纳米颗粒（PyC-BF）涂层或碳纳米管（CNT-BF），并实现纤维由绝缘体向导体的转变。相关研究结果发表在《复合材料A：应用科学与制造》（Composites Part A: Applied Science and Manufacturing）上。

研究人员将PyC-BF和CNT-BF纤维束包埋在高分子树脂中，在拉伸条件下开展复合材料健康检测的研究。研究发现，制备的纤维增强复合材料表现出明显的正压阻效应（即材料在外界负载条件下电阻增大，且在一定的应力范围内，材料的电阻变化率与应变呈现线性关系）；含纤维束的导电复合材料基本都是接近整个材料完全断裂时才变为不导电（应变约为4%）；在拉伸过程中，电阻变化会出现“台阶式”上升的行为，这表明内部纤维断裂是单根先后断裂的方式。含PyC-BF的复合材料表现出“斜台阶”方式（下图左），而含CNT-BF的纤维材料表现出“直台阶”方式（下图右），这与纤维表面的导电层组成、形貌，纤维和树脂之间形成的界面层和浸润性密切相关。

该研究工作实现了导电玄武岩纤维的制备，研究成果有望在增加玄武岩纤维的功能价值、拓展其应用领域的同时，还提供一种新的技术来实现层级结构纤维材料的制备，并可作为一种潜在的纤维增强复合材料界面强度调节方法。

（摘编自中国科学院新疆理化技术研究所）

日本研发出可伸缩和水洗的超薄太阳能电池

据日媒报道，日本理化学研究所与东京大学的研究团队共同开发出了一种具有伸缩性、可水洗的超薄型太阳能电池。该电池可以贴在衣服上，用作穿戴设备的电源。据悉，该研究成果已发表在近日发行的英国科学杂志《自然·能源》上。

理化学研究所研究员福田宪二郎与东京大学教授染谷隆夫将具有半导体特性的有机化合物涂抹在超薄高分子膜上，制成了这款太阳能电池。该电池厚度仅为3微米，即使被弯曲揉压也可正常工作。如果不慎被墨水等物质染色，使用清洗剂进行清洗，也不会影响电池性能。此外，这种太阳能电池转换太阳能的功率是普通薄型太阳能电池的2倍。

福田宪二郎表示：“这种太阳能电池有望应用于一些贴在衣服上测量血压、体温以帮助发现早期疾病的医疗器具，或用作与衣物一体化的薄型智能手机电源等。”

（摘编自人民网、高分子科技）

通用型 “两面神”Janus滤膜技术获突破

近日，加拿大女皇大学（Queen's University）刘国军（Guojun Liu）教授的研究团队成功制备了一种通用型 “两面神”Janus滤膜，实现了对离子型与非离子型表面活性剂稳定的水包油乳液和油的高效分离。

这种“两面神”滤膜，同时具有疏水性与表面吸附的功能。通过在滤膜一面的表面上接上表面活性剂分子，例如聚乙二醇单月桂酸酯，这层表面活性剂分子可以和稳定乳液、包裹在油滴表面的表面活性剂分子竞争，当滤膜表面上的表面活性剂分子密度最优化时，油滴会被这层表面活性剂分子吸附，从而在滤膜表面聚集，在毛细力的作用下透过滤膜，而由于另一侧的超疏水性，水则会被阻挡，从而实现油水分离。这种通过具有表面活性剂的固体来吸附乳液颗粒从而实验油滴聚集的分离机理从来未被报导过。

团队合成了两种热固化型聚合物：P1-g-EL 与P2-g-PDMS，并分别将两种聚合物接在滤膜的两面。制备过程如下：首先将棉织物在P2-g-PDMS溶液中浸泡至吸附饱和状态，随后将浸泡后的棉织物在170 ℃的表面上加热使聚合物交联固化，而棉织物的上层则用80℃的水冷却防止聚合物交联。3小时后棉织物厚度一半的聚合物发生交联，而未被固化的聚合物则通过热THF洗去。这时，将棉织物半成品浸泡于P1-g-EL溶液中，取出后接着在170 ºC的烘箱中加热3小时。

据悉，新一代“两面神”棉纺织物能成功分离离子型和非离子型表面活性剂稳定的水包油乳液，大大拓宽了其应用范围，也为高分子表面活性剂的应用提供了另一种思路。如果在将来能简化这种“两面神”棉纺织物的制备过程，它将能大范围地应用于生活与工业中。

（摘编自高分子科学前沿）

棉花纤维可以带有荧光或磁性性质

据《Science》报道，研究人员发现给棉花植物吃点带有荧光基团或者磁性基团的小分子（培养试验：给棉花植物胚珠浇含有荧光或磁性物质的水），可使长出的棉花纤维也带有荧光或磁性性质。并且研究人员证实这种外来的功能性分子是深层次进入了棉花纤维内部结构中（右下图：吸收原理），而不是表面的涂层，所以这样的功能性棉花纤维是耐清洗的，可应用于特种织物上。

据了解，给棉花植物吃的带有荧光基团或者磁性基团的小分子由两部分结构组成，一部分是糖结构负责植物细胞吸收运输，另一部分结构接上功能性基团负责荧光性能或磁性性能。研究人员使用6-carboxyfluorescein–glucose 溶液培养长出的棉花纤维获得荧光性质，使用dysprosium–1,4,7,10-tetraazacyclododecane- 1,4,7,10-tetraacetic acid–glucose溶液培养长出的棉花纤维获得磁性。

（摘编自高分子网）

美国专利商标局公布3项智能织物专利

据报道，美国专利商标局公布了苹果公司的3种智能织物发明专利——可识别触摸手势的触敏纺织装置、具有嵌入式输入输出设备的3D织物结构、具有嵌入式电子元件的织物，或许未来苹果公司会在 MacBook、Apple Watch、iMac、iPhone 的机身和配件中采用这些智能织物。

可识别触摸手势的触敏纺织装置

传统电子设备的输入装置和触摸传感器都是使用刚性材料或刚性基片形成的，形状受限。因此，开发柔性材料输入装置具有更广泛的应用领域。苹果最新发明的触敏设备就是一种基于纺织品的触敏设备。这种纺织基触敏设备可由两组垂直方向的导电纱线交织而成，还可以在两组导电纱线中配置传感电路，以向两组纱线施加驱动信号并产生电荷。传感电路还可以检测两组纱线中电荷的变化。

这种触敏织物可以植入各种纺织服装，如衬衫、夹克、手套等；配饰，如钱包、手提包、背包等；以及非服用织物，如地毯、挂毯、室内装饰织物等。植入的位置可以是服装的袖子、口袋或其他部位，甚至能以带状或者绳状的形式植入服装配饰中。植入这种触敏织物的纺织品可以识别触摸手势，并能接收织物上的触摸指令和用户输入。

具有嵌入式输入输出设备的3D织物结构

第二项专利的织物发明涉及到一种嵌入式输入输出设备的三维织物。电子设备可以结合到织物中形成诸如开关等的输入输出装置。换句话说，织物中的一些凸起部分可以实现平板、电话、电脑的一部分功能键。而为了使用方便，这种 3D 织物可能会被嵌入在诸如吊坠、耳机、眼镜、帽子等饰物中，而 3D 织物也可以制成粗糙的、光滑的表面，甚至还可以运用玻璃、陶瓷、结晶材料等非织物材料。

具有嵌入式电子元件的织物

在苹果公司的第三款智能织物发明中，苹果公司会将电子元件直接嵌入在织物当中，织物可以采用金属线和其他导电纤维，而这些纤维还可以作为电子元件的天线。如图所示的是类似 Apple TV 盒的设备，设备外围均由织物形成，电子部件#20 已经被安装在织物内的纤维中，如果需要，织物的开口可以用于容纳诸如按钮 #22、#16和连接器#18的部件，或者也可以直接省略掉这些部件。

（摘编自威锋网）

植物残渣变身车用碳纤维

使用植物和树木来制造纸或乙醇等产品，会留下一种名为木质素的残留物，其是植物细胞壁的成分之一。剩余的木质素不是很有用，一般是被烧毁或被扔进垃圾填埋场。

华盛顿州立大学的研究人员将这种木质素废弃物与聚丙烯腈混合，制成了强度好又便宜的车用碳纤维。用木质素制成的碳纤维将比目前生产的纤维更可持续、更便宜。现代汽车和飞机上所用的碳纤维通常由聚丙烯腈（PAN）制成，这是一种昂贵的不可再生聚合物。“PAN可以贡献碳纤维总成本的一半，” 华盛顿州立大学Ahring实验室的研究员Jinxue Jiang说道，“我们的想法是通过使用可再生材料（如生物炼制木质素）来降低制造碳纤维的成本。其他研究人员试图用100%的木质素制造碳纤维，但最终得到的纤维强度太弱。而我们希望将PAN的高强度与木质素的低成本相结合，以生产汽车用碳纤维。”

为了开发出一种强而价廉的碳纤维，Ahring的团队将木质素与PAN以不同含量混合，从0到50%不等，并用熔融纺丝工艺将聚合物熔合成单纤维。“提高聚合物混合物的温度，直到它们融化到可以流动，”Jiang说，“然后，转动这些聚合物熔体直到纤维形成。”

研究人员利用核磁共振光谱、量热法和电子显微镜等多种方法评估了纤维的结构和机械特性。结果表明，在不牺牲强度的情况下，可以消除多达20-30%的木质素。研究人员表示，木质素碳纤维可以用于汽车行业，如内部零件、铸件和轮胎框架。下一步，研究人员将在汽车制造厂测试他们的纤维是否可用于实际生产。

（摘编自赛奥碳纤维技术）

科学家研制出三维正交编织TENG织物

自充电可持续供能的摩擦纳米发电机（TENG）是一类新兴的能量收集器件，依据接触起电和静电感应的耦合作用原理，其能够将机械能转化为电能。据了解，TENG低廉、高效、环保的特征和普遍适用性使其在小规模的机械能收集和大规模的能源发电方面都具有广阔的发展前景；并且其在低频和无规则机械能（例如人类运动能、风能、水波能、振动能等）收集方面表现出了明显的优势。

据报道，博士生董凯、邓佳楠、博士后訾云龙等研究人员，在中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士的指导下，通过结合不锈钢/聚酯混纺纱线、PDMS包覆的能量收集纱线和绝缘结合纱线，成功研制出了高输出功率的三维正交编织TENG（3DOW-TENG）织物。相关研究成果发表在近期的Adv.Mater.（DOI: 10.1002/ adma.201702648）上。

经过结构类型和电路连接模式的优化，在双电极模式下，绝缘Z-纱线捆绑成型的3DOW-TENG表现出最佳电学性能，同时三维正交的结构设计为不锈钢/聚酯混合导电纱线提供了足够的接触-分离空间。此3DOWTENG织物在击打频率为3Hz时，最大输出功率高达263.36mW m-2，远高于传统二维TENG织物。

除此之外，自供电的3DOW-TENG织物在生物机械能量收集和运动信号追踪方面性能优异。此研究工作也为多功能自供电织物在可穿戴电子、住宅安保与健康监护等领域的应用上，提供了新的方向。

图中（a）大面积可穿戴3DOW-TENG织物实物图；（b）拉伸、折叠、卷曲机械形变状态下的3DOW-TENG；（c）3DOW-TENG在拍打（左图）或踩踏（右图）情况下点亮了组成“3DTX TENG”图样的71个LED灯；（d）自供电3DOW-TENG用于可穿戴夜间警示灯展示图，自充电3DOW-TENG织物穿戴在小臂上，点亮了组成“STOP”字样的16个LED灯；（e）3DOW-TENG在击打情况下对商业电容器（0.68 μF）的充电性能展示图；（f）3DOW-TENG在拍打情况下对智能手表连续供电；（g）不同运动状态下，自供电3DOW-TENG输出的开路电压；（h）自供电3DOW-TENG跳舞毯示意图；（i，j）拍打（左）和踩踏（右）下工作的跳舞毯。

（摘编自中国科学院北京纳米能源与系统研究所）

Stahl推出无全氟化碳(PFC)皮革防水剂

据报道，皮革化学品和涂料公司Stahl推出了一系列用于皮革制品的防水解决方案。新的防水剂旨在确保皮革产品，如鞋类和爬山装备，能够在抵挡雨、水、雪的同时，不影响性能，还兼具环保功能。

Stahl的Neo皮革成品组合，其解决方案是不含PFC(全氟化碳, Perfluorocarbon)和BTX(苯甲苯二甲苯, benzene toluene xylene)。Stahl执行长Huub van Beijeren表示：“尽管对环境造成了危害，但在防水皮革上，全氟化碳(PFC)的使用是普遍的。因此，不使用PFC让我们在皮革行业里，向环保迈出了一大步。”

据悉，Stahl公司在西班牙的Parets del Vallès开设了新的卓越中心(Centre of Excellence )，该中心专注于皮革化学品和性能涂料的研发，如下一代Stahl EVO系列无DMF聚氨酯涂料。

（摘编自亚洲纺织联盟）

美国Microban公司选择抗菌纺织产品分销商

9月19日，美国Microban®国际有限公司选择领先的纺织化学品生产商Texchem为英国经销商。Microban可以提供全面的气味控制和抗微生物的解决方案，包括对服装、家具、家用纺织品、纺织技术和医疗保健的零售商。与Texchem的伙伴关系，将确保Microban公司组合创新的气味控制和抗微生物技术，与需求客户进行无缝集成，为英国乃至全世界品牌和零售商服务，支持全球供应链、全球监管援助服务等。

美国Microban公司选择分销商，是公司在开拓欧洲市场，以及在世界各国建设生产设施，进行市场开发的新一步，将使其在更短的时间内，为更多的地区提供满意的客户服务。Texchem公司致力于高新技术的创新和卓越的客户服务，之所以与Microban合作，不仅基于Microban公司在纺织品异味控制解决领域的宽度和广度，也因其卓越的研发能力、全球声誉和品牌实力。

通过与知名品牌的合作，包括卡尔文、锐步、彪马等，Microban公司的纺织品异味控制技术组合已形成AEGIS®、alibur®，Scentry®和zptech®等系列。该公司最近推出了一系列品牌革新，并创建了一个新的B2B网站，以拓展市场，并扩大全球的销售团队。

（摘译自美国Microban国际有限公司/马安冬）

美国Beocare集团与意大利FRA公司进行战略联盟

据报道，美国针织医用纺织品Beocare集团与意大利FRA公司签订了战略联盟。作为交易的一部分，FRA公司通过增资收购Beocare资本的少数股权，这将给Beocare带来额外的营运资金，以扩大其在美国市场的影响力。两家公司在以各自的品牌在各自的市场运作的同时，将合作在欧洲和美国整合其产品线和生产能力。

基于该联盟，Beocare 将成为FRA公司在美国的分销商,并进一步扩大其产品范围，生产如固定网的裤子、拥有专利的医用小管、一系列绷带等产品。其位于美国Hudson的制造厂将进一步扩大，未来它可以制造更多在美国获得生产许可证的产品。同时，FRA公司将成为Beocare所有产品唯一的欧洲分销商，销售包括无缝固定裤子、产科和外科使用的弹性服装。两家公司的合作将形成全球商业版图，未来能够更好地满足客户的需求。

FRA是世界领先的医疗、食品、农业和工业产品的设计和制造公司。在过去的55年里，FRA公司打破原有surgifix专利，生产出供应医疗管状弹性网、弹性网格的裤子和绷带，并畅销世界。其使命是通过创新的产品、被授予的一流认证以及设计的每一个细节，提供一流的产品和无与伦比的服务，从而提高客户的满意度。

（摘译自美国Beocare集团/马安冬）

Viloft®生物降解纤维获认证

德国Kelheim的特种纤维Viloft®粘胶在9月5日获得了可生物降解的测试证书。由比利时机构根据国际标准对纤维进行了测试，确认其在海水中自然分解。因此，该证书是Kelheim 公司特种纤维在不同环境中优异的生物降解性最好的证明。

Viloft®纤维短切纤维由德国粘胶纤维领导品牌Kelheim纤维设计，其原料是自然界最丰富的可再生原材料，其横截面和短纤维长度决定了其能够被快速分解，因此，湿纸巾用纤维素可以防止在污水处理中，堵塞管道而引起的问题。

全世界每年大约有110万吨非织造布用于擦拭湿巾，其中大部分是以石化产品为原料，这些湿巾中有很大一部分用于婴儿和个人护理，但是处理不当，有可能通过厕所或者直接排放到环境中，由于不可降解而造成环境污染。

据报道，湿巾甚至是海滩上最常见的碎片之一。这些海洋垃圾降解时间长达450年，对海洋生物和人类食品安全造成威胁。由于个人卫生用品的回收是一项具有挑战性的工作，因此最好尽可能地选择可生物降解的产品，特别是对于一次性使用的产品。

（摘译自Kelheim 公司/马安冬）