前沿

新型纤维复合材料可修复断裂承重骨

最近，康涅狄格大学的研究人员发明了一种由丝纤维制成的可生物降解的复合材料，该复合材料由丝纤维和聚乳酸纤维制成，在保持柔韧性的同时还涂上了优良的生物陶瓷颗粒，其可以帮助愈合骨骼，而不会产生像金属部件那样所造成的并发症。

在与机械工程师Dianyun Zhang教授合作的过程中，材料科学家、生物医学工程师Mei Wei教授研究小组开始对各种复合材料中的丝素蛋白进行测试，通过寻找不同材料的正确组合和比例，以达到最佳的强度和柔韧性。经过几十次测试，以上两位教授发现了他们要找的材料。这种新型复合材料由长丝纤维和聚乳酸纤维（一种由玉米淀粉和甘蔗制成的可生物降解的热塑性材料）组成，浸渍在溶液中，每种溶液均涂有羟基磷灰石制成的细微生物陶瓷颗粒（在牙齿和骨头中所发现的磷酸钙矿物质），然后将涂覆的纤维分层堆积在小的钢框架上，并在热压缩模具中压制成致密的复合棒。

Mei Wei在发表在《生物医学材料力学行为》上的一篇报告中说道：“高性能的生物可降解复合材料显示出较高的强度和良好的柔韧性，这是同类生物材料在文献中所记录过的最高数值。另外，其性能也会变得更为优异。”Mei Wei研究小组所研发的复合材料在使用后可自行降解，不需要手术去除。

该研究小组已经开始测试复合材料的新衍生物，包括那些将羟基磷灰石的单晶形式用于更大强度的化合物，以及一种涂层混合物的变化，以使其骨骼力学性能最大化。

（摘编自材料科技在线）

美军开发出可耐300℃高温的聚合物基复合材料部件

近日，美国空军研究实验室与NASA格伦研究中心和路易斯维尔大学合作，开发出3D打印耐高温聚合物的方法。研究人员采用浸渍了碳纤维丝的高温热固性树脂和选区激光烧结工艺，成功打印出可承受高于300℃的耐高温聚合物基复合材料部件，未来有望用于涡轮发动机备件或发动机排气周围的高温区域。

在对高温聚合物树脂进行测试时，研究人员发现增材制造技术能够很好地打印聚合物粉末，但是当他们从粉末床上取下零件进行后处理时，材料会发生熔化，因而无法使用。为了解决这一问题并更好地使分子在激光的热量下缠绕并成形，研究人员在树脂材料中加入碳纤维填充材料，以更好地将激光的能量转移到基体。通过吸收激光的能量和传导热量，碳纤维会使激光器加热材料的速度比单独使用聚合物快得多。

初步测试数据表明，这种新材料可以承受高温，但在实际应用于空军平台之前还需要对材料进行进一步的测试和验证。

研究人员表示，高温材料的加工非常困难且昂贵，并且这种材料通常用于军事特定用途，其供应商资源较少。这一突破将使美国空军可以以更加经济高效的方式制造出高温复合材料零件。而且高温聚合物复合材料零件具有体积小、功能多等特点，最新研究成果不仅将为空军带来极大的益处，还有可能为整个行业带来颠覆性的影响。

（摘编自国防科技信息网）

新型柔性电池可编织可穿戴

记者获悉，天津大学教授胡文彬、钟澄、邓意达课题组通过一种快速、简单、连续的方法制备出一种可编织的柔性电池，此外还设计制备了一种具有高效氧还原与氧析出催化性能的原子级厚度的介孔Co3O4/N—rGO（介孔四氧化三钴/氮掺杂氧化还原石墨烯）复合纳米片，以该复合纳米片作为催化剂的柔性电池表现出了优异的性能。该研究分别以封面文章的形式发表在国际期刊《先进材料》和《先进能源材料》上。

“随着可穿戴电子器件的发展，人们对柔性储能器件的需求不断增加，但是柔性锂离子电池和超级电容器存在着能量密度不足等问题，制约了其发展和应用。”胡文彬说。

该课题组采用快速电沉积的方法在碳布的碳纤维表面原位平铺了一层氢氧化钴，结合后续热处理工艺，获得了超薄介孔四氧化三钴（Co3O4）与碳布复合的、具备高效氧还原与氧析出能力的一体化空气电极。

“采用高效氧还原与氧析出催化性能的一体化空气电极制备成柔性器件，性能优越。比如通过串并联连接得到的柔性电池组能够驱动各类电子器件以及给手机充电。”胡文彬说。

（摘编自科技日报）

Kraig Biocraft开发出重组蜘蛛丝茧

据报道，蜘蛛丝纤维的领先开发者——Kraig Biocraft实验室，已成功开发出新系列混合型基因改造丝茧，其称之为第一个重组蜘蛛丝茧。他们利用Monster Silk——基因工程技术制造蜘蛛丝，该技术是迄今为止其最强大、最灵活的技术，生产的复合纤维由蜘蛛丝蛋白和蚕丝组成，比商品级蚕丝的强度更高，且更柔软。

Kraig Biocraft实验室新的混合生产线是在其最新开设的密西根州工厂所创建的，该工厂将其最佳性能重组蜘蛛丝系列中的一个与商业菌株相结合，产生了Kraig Biocraft历史上最大的丝茧。

该公司营运长Jon Rice说：“将我们的重组蜘蛛丝蚕种与更大的传统蚕种杂交，是我们的研究路线图和商业化计划的一部分。我们从第一个杂交中看到的结果，证实了这个策略的益处。这些新型混合蚕种的规模超出了我们的预期，我们非常感兴趣的是，如何将性能测试结果与最初的家蚕种相比。预计这些研究将能提高我们的生产效率，并降低生产重组蜘蛛丝的成本。”据悉，一些蚕茧产量几乎是原蜘蛛丝蚕茧的两倍，可以减少整个生产过程中的操作和处理成本，并生产更长的丝线，同时新型混合蜘蛛丝线的机械性能测试即将开始。

（摘编自亚洲纺织联盟）

可使用熨斗粘贴的新型薄片状太阳能电池

据悉，日本理化学研究所与东丽公司等组成的联合研究小组开发出一种新型薄片状太阳能电池，使用电熨斗就可以将其粘贴到衣服上使用。

该电池是在又薄又软的树脂表面涂上可以将太阳能转换为电能的有机高分子半导体材料制成的。厚度为3微米，在100℃高温下仍能保持性能不变。如果贴到衣服双肩等处，就可以作为便携式随身听等的电源使用。并且，该电池的光电转换效率达到10%，这在有机太阳能电池中属于较高的，此前的薄型太阳能电池在加热后性能会降低约20%，但此次新开发出的电池基本不会出现性能降低的情况。

该研究所研究员福田宪二郎表示，今后将提高该电池的发电量，以使其能作为可穿戴设备的电源。

（摘编自人民网日本频道）

改性棉织物疏水性能突出

据报道，青岛大学教授曲丽君团队采用喷涂技术，成功地将二氧化硅/聚偏氟乙烯接枝到棉织物表面，并通过调整喷涂距离、时间和层数，成功地制备了非对称结构二氧化硅/聚偏氟乙烯改性棉织物。该研究得到了国家自然科学基金的资助和支持。

经水接触角测试实验，研究人员得到：PVDF复合棉织物水接触角测试图加实物图（a）外表面，（b）内表面，（c）经10次洗涤后织物的外表面；7 wt.% SiO2/PVDF复合棉织物水接触角测试图加实物图（d）外表面，（e）内表面，（f）经10次洗涤后织物的外表面；20 wt.% SiO2/PVDF复合棉织物水接触角测试图加实物图（g）外表面，（h）内表面，（i）经10次洗涤后织物的外表面。

研究表明，在SiO2添加量为20%时，改性棉织物外表面的水接触角为136.6°，内表面水接触角为0°，这说明改性织物内外表面具有完全不同的浸润性，即该改性棉织物为非对称结构的功能纺织品。经10次水洗测试后，改性织物内外表面的水接触角虽有所下降，但下降程度不超过6%，其疏水性能依旧突出，说明其耐水洗效果良好。

此外，改性织物还具有一定的隔热性，改性棉织物的导热系数最低为0.038 W/m‧K，比未处理棉织物的导热系数低22.4%。通过织物表面温升曲线测试，研究人员发现该织物的表面温度比未处理棉织物的表面温度低3.5℃，可以应用于某些特殊场合。同时,这种改性棉织物还具有优异的耐磨性能，为其在服装领域的应用提供了保障。

（摘编自高分子科学）

ComCarbon技术降低碳纤维量产成本

在4月25日-29日举行的柏林航空展ILA上，Fraunhofer应用聚合物研究所展示了其最新的ComCarbon技术，该技术大大降低了量产碳纤维的生产成本。

众所周知，在传统工艺中，PAN基碳纤维的生产成本有一半消耗在原丝生产的环节。鉴于原丝无法熔融，必须用一种昂贵的溶液纺丝工艺生产出来。“为此，我们研发出一种PAN基原丝生产的新工艺，能够将原丝的生产成本降低60%。这是一种经济可行的熔融纺丝工艺，采用了一种特别研制的可熔融PAN基共聚物。”该研究所生物聚合物部长Johannes Ganster博士解释说。

在碳纤维的生产过程中，原丝必须经过稳定化和碳化的工艺流程。而新工艺中，经过熔融纺丝生产的原丝，再重新转化进入一种“非熔融”的状态。完成这一“预稳定”步骤之后，接着送入传统的烘箱，然后在1600℃的条件下进行碳化。

这种熔融纺丝工艺之所以相较于传统纺丝工艺更加经济、环保，有两方面的原因：一是新工艺不再使用任何对环境有害的溶剂，节省了溶剂回收再利用的成本；二是没有溶剂意味着熔融状态下的材料可以100%进行纺丝，因而极大提升了纺丝速度。

（摘编自中国国际复材展组委会）

无创、透皮葡萄糖监测传感器问世

近日，英国巴斯大学教授Adelina Ilie带领的研究团队设计并构筑了一种新型体内葡萄糖监测系统，这种非侵入式的血糖监测系统，只需贴在手腕上，无需采血就能监测血糖。这种柔性腕贴血糖监测系统的监测功能通过内置的一系列微型传感器实现，其中每一个传感器在微小电流作用下，能对应地从单个毛囊附近吸取葡萄糖，储存在腕贴内的微型装置里，并进行测量。

据介绍，柔性腕贴血糖监测系统的原材料中最重要的是石墨烯，其具备导电、柔软、环保等多种特性。研究还发现，该系统能够连续（6小时）监测人体内血糖浓度。基于石墨烯的葡萄糖监测平台具有廉价、灵活和高通量等优势，对开发针对糖尿病患者等的非侵入式血糖监测方法具有重要价值。

（摘编自材料牛）

英威达与兰精合作推出“超级黑色”牛仔系列

4月17日，美国英威达公司CORDURA品牌与奥地利兰精公司TENCEL品牌合作推出全新“超级黑色”系列，该系列是一款大胆的黑色牛仔系列，灵感来自“5S”的性能特点。

英威达公司品牌营销总监Cindy McNaull表示：“我们的目的是在不牺牲耐用性的前提下，推出深色牛仔高色牢度和持久活力的系列，因此我们重新定义了尼龙品牌。通过整合我们最先进的英威达尼龙66黑色SDN®纤维技术，带来一个新的颜色集合维度，并增加强度和耐磨性，同时该系列产品还具有弹力、时尚感、柔软性、可持续性和好的拉伸性能。通过持续的合作，我们将提供创新和生态高效的解决方案。”

该系列是第一个采用INVISTA T420HT短纤维专利技术的系列，拥有极强的耐磨性，是纯棉牛仔布的4倍以上。采用Eco Color技术的TENCEL纤维在该系列面料中占比60%，在制作过程，利用英威达黑色SDN®纤维和弹力™模态纤维颜色技术，大大减少了生产过程中水的使用，这是可持续创新的一个重要组成部分。此外，弹力™模态纤维主要来自于可再生的山毛榉木，该品种主要分布在奥地利和周边国家森林中。该系列还提供了性能延伸，以满足积极的生活方式，将耐用性和灵活的舒适性结合在一起。

在时尚度方面，作为增压式黑色牛仔系列，通过应用最新的智能和可持续的纤维技术， 该系列将成为牛仔进化的下一个方向。在过去的几个季节里，市场对黑色牛仔的兴趣越来越浓厚，无论是卡车夹克、连衣裙还是普通的五口袋牛仔裤。

（摘译自美国英威达公司/马安冬）

Safariland集团为美国空军提供防爆服

4月12日，美国Safariland集团宣布旗下Med-Eng已与美国空军（USAF）签订了5年的合同，为进行爆炸军械处理（EOD）的操作人员提供Med-Eng EOD 10防爆服。根据该合同，USAF以1500万美元的价格在5年期间可获得多达305件EOD 10防爆套装。

Med-Eng可以帮助军事EOD操作人员和公共安全炸弹技术人员在最恶劣的条件下应对不断变化的威胁和作战要求。EOD 10防爆服符合NIJ标准，甚至超过美国空军的严格标准。Med-Eng是目前唯一一家符合新NIJ标准认证的防爆服制造商。

该防爆服在多重威胁和人体工程学的灵活性之间提供了一个最佳的平衡。其以用户为中心的设计具有语音激活、集成冷却和与生化保护设备的兼容性。此外，研究人员还反复测试了简易爆炸装置对其的威胁性。

此次合作将在纽约奥格登斯堡进行高科技产品制作，并为美国四个生产炸弹的分支机构，以及州和地方执法部门的炸弹小队提供装备。EOD 10防爆服已被28个国家的军事和公共安全机构采购，目前正在全球范围内服役。

（摘译自美国Safariland集团/马安冬）

新型粘胶纤维可用于消毒湿巾

4月19日，在2018亚洲无纺布展览会暨研讨会上，来自德国巴伐利亚的KELHEIM纤维集团展示了其最新的研究成果——用于消毒剂擦拭的Danufil®QR专业特种纤维，为粘胶纤维的应用开辟了一个新的领域。粘胶纤维拥有优异的流体处理属性，但是其与季铵盐化合物结合在一起，用于带正电的消毒剂湿巾时，会使消毒剂高达80%的消毒效果消失，这是因为一般的粘胶纤维带负电。而Danufil®QR特种纤维则解决了这个问题，使得这种不良影响降到10%以下。

KELHEIM纤维集团已经将Danufil®QR 纤维应用到多领域的一系列产品，特别是在湿巾和卫生应用领域。KELHEIM卫生产品家族的另一个重要产品是平滑的VILOFT®特种纤维，用其短切纤维制备的可冲洗湿巾可以在污水系统中快速分解，满足更严格的环保要求。

VILOFT®纤维以及所有其他KELHEIM纤维都是由纤维素组成的，因此可以在短时间内完全降解，符合环境保护准则。此外，该集团还展示了其经典产品Galaxy特种纤维系列，该系列是世界领先的高吸水性粘胶纤维。

（摘译自德国KELHEIM纤维集团/马安冬）