资讯·前沿

东华大学制备二维网状纳米纤维材料

近年来，二维纳米网状结构纤维材料在环境防护、电子器件、生物工程等领域应用前景广阔。现有纳米网状结构材料通常由一维纳米纤维材料（直径＜100nm，如纳米管、纳米线等）作为构筑单元组装而成，但该构筑单元普遍存在连续性差的问题，导致其聚集体材料面临结构难以精确调控、固有纳米特性难以保持等局限性，严重限制了材料应用性能的大幅提升。

针对上述问题，东华大学纺织科技创新中心俞建勇院士及丁彬教授带领的纳米纤维研究团队提出了一种将高分子量、低浓度聚合物溶液直接喷射形成二维纳米网状结构材料的新技术，并将其命名为“静电喷网”。通过优化溶液本体特性，控制泰勒锥尖端荷电流体喷射模式，获得了高压电场中均匀悬浮分布的荷电液滴簇，进而通过调控收集器耦合诱导微电场的分布状态，实现了荷电液滴的形变、相变、自组装的精确调控，获得了纤维直径10～40nm的二维纳米网状结构材料（纳米蛛网），并成功实现了蛛网制备原料种类的有效拓展，目前已成功制备了PVDF、PAN、carbon、TiO2等多种有机/无机纳米蛛网材料。

该工作不仅提出了一种新型的电流体动力加工技术，制备出了高性能、多功能的二维纳米网状结构材料，也为下一代尖端纳米纤维材料的设计与开发提供了指导与借鉴。

（摘编自东华大学）

纳米纤维过滤材料阻隔空气污染

近日，香港理工大学机械工程学系成功研发一种带有静电的纳米纤维过滤材料，可以有效阻隔空气中的污染微粒，以及大部分以空气传播的致命病毒，包括流感、非典等。

这种纳米纤维过滤材料是由香港理工大学创新产品与科技讲座教授梁焕方领导的研究团队，经测试采用聚偏二氟乙烯（PVDF）制成，用电晕放电技术把静电加入PVDF纳米纤维，使其能够在近距离与微粒产生电荷相互作用，从而有效吸附微粒。该带静电纳米纤维可用于有效释放蛋白质类药物(如哮喘药)，让病人更易吸入，药物更容易释放。

对比已有的带电荷微纤维或没有带电荷的过滤材料，该项新科技突破采用多重静电隔离层设计，具有更高的过滤效率，其过滤效果比现有带静电的口罩高10%。此外，在透气度、电荷稳定性及耐用程度上，该材料都有更优质的表现，静电可维持3个月。

梁焕方称，病毒通常带有负静电荷，容易被带正静电纳米吸附。这种充电纳米纤维最适宜在传染病爆发及流感时使用，因其独特的设计能吸附直径小于100纳米的污染微粒及病毒，防御效果会很理想。而且，用此技术生产的口罩和现在市面上的其他口罩价格上也不会有太大差异。

（摘编自香港理工大学）

3D打印纤维素实现高效油水分离

近年来, 油水分离方案备受科研人员的关注。油水分离方案可用于海上油污污染问题的治理，工业含油废水的处理以及化学工业产品的分离。其中，网格过滤系统由于其低廉的成本，便捷的操作以及高效的分离效率，成为了界面材料领域的研究热点。

这种方案关键在于材料表面润湿性和微纳结构的合理搭配。通过表面化学和形貌的控制，可以实现超疏水或者超亲水的过滤网膜。然而，目前大多数研究都集中在金属网格的表面涂层研究。一旦涂层剥离或者表面粗糙度下降，网膜会丧失高效分离功能。

针对上述存在的问题，新加坡国立大学Chaobin He课题组， Jun Ding课题组和新加坡制造技术研究院共同合作，先利用挤出式3D打印技术打印醋酸纤维素网膜， 再通过水解转换为无定形纤维素，制备出可用于高效油水分离的分离网膜。

通过挤出式3D打印技术可以很好地控制最终产品的形貌和孔径，从而获得不同形貌和孔径的分离网膜。通过控制孔径的大小，分离网膜的性能（流量和穿透压力）可以被很好地调控。此外，打印的分辨率限制还能通过打印不同的离网膜结构体来得以克服，从而更好地控制分离网膜的性能。

更重要的是，纤维素分离网膜表现出了优异的水下自清洁性能。实验表明，即使网膜在干燥状态下被高粘度的油相（如硅油：PDMS）污染，一旦和水接触，油相会自动脱离其表面，实现自清洁功能。这得益于无定形纤维素优异的亲水性以及强力的吸水性。它能在水下产生一定溶胀，同时保存一定的机械性能。与之前研究不同的是，本次提出的方法并不依赖材料表面的微纳结构，而是利用了纤维素本身的强力亲水性能。该研究为用于油水分离的网格过滤系统提供了新的方案思路。

（摘编自高分子科学前沿）

纳米材料催化剂处理染料废水快速高效

推动污水处理技术进步的因素不仅包括生物工艺、机械设备的优化，还在很大程度上取决于材料化学领域的突破。最近，兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室教授刘伟生、唐瑜，联合俄罗斯人民友谊大学（RUDN）的化学家研发了一种纳米混合催化剂，可以快速去除污水中的顽固有机染料，这种催化剂不需要任何额外的强侵蚀性溶剂。研究成果发表在“Inorganic Chemistry”上。

他们采用了一种称为纳米金属有机骨架（NMOF），即将纳米技术引入到金属有机骨架（Metal-Orgainc Frameworks，MOFs）材料中制成的混合纳米材料。NMOF如今已经是材料科学界的一个热门研究领域，这种材料除了具备传统MOF晶体材料可设计性的优点之外，还兼备纳米材料独特的物理、化学特性，具有优异的吸附、传质和催化性能，因此被认为在生物医药、物质分离、化学传感器、磁共振成像等方面都具备潜在的应用价值。

研究员用这种纳米材料作催化剂，对含有亚甲蓝、刚果红、甲基橙等有机染料的污水进行实验，结果显示，这种混合纳米材料能够快速去除水中的染料：甲基橙在1分钟左右的时间内失活，一种叫罗丹明6G的稳定荧光染料也在几分钟内被中和。研究团队还称，这种新材料在首次使用之后性能没有损失，他们认为可能在重复使用超过5次以上时它的催化效果才会有所削减。

RUDN化学系的亚历山大·基列洛夫（Alexander Kirillov）博士表示：“我们的研究工作改善了原有材料的功能属性，将促进新材料在绿色化学领域的应用，希望未来可以获得去除其他污染物的纳米材料。”

（摘编自纺织导报）

3D打印电子纤维和织物成为现实

3D打印在可穿戴技术领域的应用受到了广泛的关注。之前，苹果与美国国防部投入资金超过1.71亿美元合作开发柔性可穿戴电子传感器；韩国电气研究院2017年也提出了3D打印电子微结构的新方法，将有助于构建各种元件，特别是可穿戴技术。

近日，我国清华大学化学系张莹莹教授团队，使用配备自制同轴喷嘴的3D打印机直接在纺织品上实现了纤维的印刷，并使用两种墨水制作了第一批3D打印电子纺织品，这是一种基于碳纳米管的导电解决方案，用于构建纤维的导电芯和绝缘护套。

这种方法不同于将电子元件（例如LED光纤）手工缝制到织物上的方式，其过程是劳动密集且耗时的。使用3D打印机的优势在于它可以在一个步骤中为织物构建多种功能。该方法不仅便宜还易于扩展，因为喷嘴与现有的3D打印机兼容，不过也有其局限性，即可打印的分辨率受限于3D打印机的机械运动精度和喷嘴的尺寸。

项目组希望通过这项工作能够激励其他人建造不同类型的3D 打印机喷嘴，这些喷嘴可以生成具有丰富成分和结构多样性的设计，甚至可以集成多个同轴喷嘴，实现一步生成多功能的电子纺织品。长期目标是实现具有前所未有的灵活性，用于可穿戴的混合材料和电子产品的开发，同时用于开发具有集成功能的智能可穿戴系统的实际生产的新技术，例如传感器、驱动器、通信器材等。

（摘编自清华大学）

纳米杂化水凝胶变身速黏“创可贴”

黏附水凝胶不仅可以用作伤口敷料，修复破损的组织，也可以用来止血以及制备人造电子皮肤。目前，科研人员通过模仿贻贝、藤壶以及沙堡蠕虫等海洋生物分泌的黏附胶，制备了一系列新型的能够黏附多种基质的水凝胶，这些水凝胶中起到黏附作用的基团为邻苯二酚，其通过与黏附基质之间形成氢键、离子络合以及π-π共轭等作用实现黏附。但是邻苯二酚基团易被氧化，但对使用环境要求苛刻，应用受到了限制。

基于上述背景，天津大学刘文广教授课题组设计了一种有机—无机杂化的纳米复合黏附水凝胶。将氨基酸的衍生物 — N-丙烯酰-2-氨基乙酸（ACG）与纳米生物活性玻璃（BG）进行复合，通过紫外光引发可快速地制备出具有黏附作用的高强PACG-BG水凝胶。该水凝胶的黏附强度随着体系内BG含量的变化而改变，通过调节BG含量，可以使水凝胶的表面黏附能和内聚能达到平衡，进而调控水凝胶的黏附强度使其达到最佳，其对陶瓷、铁片和猪皮的黏附强度可分别达125、142和120kPa。

所制备的纳米杂化水凝胶具有良好的黏附强度、优良的力学性能、室温快速自修复性能及生物相容性。将该水凝胶用于体外模拟胃穿孔的修复，结果显示，水凝胶可以完好地将兔胃的破洞密封，并且倒置时不会发生模拟胃液的泄漏。将修补好的兔胃在潮湿的环境中放置3天，水凝胶依然很好地黏附在破洞处，未发生液体的泄漏。该水凝胶可随身携带，即开即用，即使干燥后复水，仍能恢复黏附性能，有望成为紧急情况自救用的“创可贴”。

（摘编自天津大学）

多孔碳基固体酸催化剂成功研发

由于具有安全、绿色、腐蚀性小、易于回收等诸多优点，固体酸催化剂（SACs）逐渐取代了传统液体酸催化剂，在各类化工生产中发挥着重要作用。目前固体酸催化成为了酸催化领域的重要研究方向，受到了研究人员的广泛关注。

近日，中国科学技术大学教授俞书宏和梁海伟研究团队研制出了一种新型的多孔碳基SACs，该材料通过不完全碳化和磺化天然纳米纤维素来制备。更为重要的是，制备的SACs保留了天然纤维前驱物的三维纳米纤维网络结构，具有较高的比表面积和大孔容。

该研发成果展示了利用生物质细菌纤维素制备高效纳米纤维固体酸催化剂。所发展的新型纳米纤维SACs因其制备工艺简单、原料低廉易得，可以实现规模化生产，有望在化工领域推广使用。此外，该方法体系可以拓展到价格更加低廉的木材基纳米纤维来制备高效的新型SACs，同时也可推广到其他SACs体系，如磷酸化SACs等。该研发工作为进一步开发基于纳米结构生物质材料的绿色、可持续、高效的催化剂提供了新的研究思路。

（摘编自中国科学技术大学）

应用DNA科学公司引入分子标签供应链

美国应用DNA科学公司致力于提供产品的真实性和可追溯性DNA制造解决方案。4月12日，该公司宣布与荷兰斯塔尔签署一个谅解备忘录，将应用于皮革产品生产过程的化学物质、性能涂料和其他基质进行DNA追溯，继谅解备忘录之后预计还将签署一项最终协议。

根据谅解备忘录的条款，双方将继续评估过程化学品和涂料的分子标签，将斯塔尔的产品作为该公司分子标签进入供应链的切入点，斯塔尔为该公司提供与皮革制造过程中使用的化学品有关的技术监督。

应用DNA总裁兼首席执行官詹姆斯·海沃德表示：“斯塔尔的全球销售网络，以及跨越全球品牌及供应链的广泛客户群，使其成为扩展、实施和支持我们的特定认证和可追溯平台的理想合作伙伴。相信这次合作将使我们加速进入皮革市场，期待与斯塔尔建立长期而富有成效的关系。”

斯塔尔可持续发展主管迈克•科斯特洛表示：“我们看到了分子标记的光明前景，皮革业只是众多能够通过提高可追溯性而受益的行业之一。作为一家工艺化学品制造商，我们可作为进入应用DNA分子标签供应链的一个切入点。”

（摘编自应用DNA科学/马安冬）

INDA探讨非织造布行业发展

近日，全球非织造布协会（INDA）举行2019领导人联合战略会议。会议讨论了推进全球非织造布行业的两个重要问题，一是推进非织造布自由和公平的贸易；二是塑料垃圾导致不断加剧的环境问题，这需要进行全球的协调发展布局。

国际标准化组织（ISO）9092：2019最近批准并发布了最新的、统一的非织造布定义，这是推进非织造布自由公平贸易的第一步。新定义中的非织造布，没有参考“纺织品”，而是引入了工程材料的概念。新定义将非织造布描述为“平面结构的工程纤维装配体，通过物理或化学手段（不包括编织或造纸）获得了设计水平的结构完整性”。

INDA同意鼓励在协调商品描述和编码系统（HS）中使用这一定义，以便在关税分类中对所有非织造布和非织造物品更加明确。INDA还介绍了环境中塑料造成的影响与全球非织造布产业概况，并提出了一些指导方针，以及欧盟单一塑料指令的执行现状及其延伸生产者责任。INDA领导人的共同愿景是在世界范围内有效地代表和保护非织造布及其相关产业的共同利益，在当前这两个问题上采取的初步措施是全球协调发展的良好开端。

（摘编自非织造布行业协会/马安冬）

东丽公司推出聚酯纤维Primeflex

4月12日，日本东丽美国公司为其Primeflex弹性纺织品系列增加了一个新开发产品，通过采用“纳米设计”来控制复合纤维的截面形状，从而成功制造出一种超细聚酯纤维Primeflex，它是一种具有薄芯鞘结构和单丝细度小于等于0.8旦的精细复合纱线。

Primeflex拥有平坦的表面外观，以及光滑柔软的手感和四向拉伸能力。螺旋纱线结构弹性较强，这使得织物可以拉伸和恢复，而无需使用更重的吸水弹性材料，如氨纶或莱卡。Primeflex的优势还包括卓越的透气性，耐磨性和更柔软的皮肤触觉，该研究成果为东丽公司“软配合区”产品提供了新的选择，“软配合区”产品多用于运动休闲类服装，是介于氨纶等面料的“硬配合区”和弹性变形纱的“松配合区”之间的一种选择。

Primeflex于2010年首次亮相，最初的成品是一种具有双金属结构的可伸缩聚酯。而最新的Primeflex是一个双组份尼龙版本，与其他同类产品相比，它的四向拉伸性能提高了50%，并具有很高的吸湿性。

（摘编自东丽美国公司/马安冬）