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中科大研发新型仿生纳米复合纤维材料

中国科学技术大学俞书宏教授研究团队借鉴天然生物纤维的策略，成功研制了一种既强又韧的宏观尺度纤维素基纳米复合纤维材料。相关成果日前在线发表于《国家科学评论》。

纳米尺度纤维素是地球上储量最丰富的纳米级原材料，其密度低、热稳定性好、力学性能出色，同时具备可降解、可再生和可持续性，因而受到诸多关注。然而，人工制备的纤维素基宏观纤维材料的强度和韧性之间的矛盾难以解决，低韧性、易脆断等问题严重限制了此类材料在先进织物等领域中的实际应用。

反观自然界，许多植物纤维和动物纤维都实现了高强度和高韧性的完美组合。它们具有一些共性：都是天然的纳米复合材料，由高度取向的高强度纳米纤维单元包裹在较柔软的有机物基质中构成，并具有高度有序的多级螺旋缠绕结构。

研究人员以高强度细菌纳米纤维素作为增强基元，以海藻酸钠生物大分子作为有机物基质，将两者的复合水溶液进行溶液纺丝，得到拉伸强度初步提升的单取向结构宏观纳米复合纤维。单纯海藻酸钠宏观纤维的拉伸强度为190 MPa，而所得纳米复合纤维的拉伸强度提高至420 MPa。随后，他们通过多级螺旋缠绕结构设计，得到了具有类似生物纤维结构特征的宏观人工纤维材料，其拉伸强度继续提升25%，断裂延伸率和韧性则分别同步提升近50%和100%，最终拉伸强度、断裂延伸率可分别达到535 MPa、16%。

该成果所获得的最高拉伸强度可以和高性能纤维素基天然植物纤维相媲美，这种仿生纤维结构设计策略有望应用在其他复杂等级结构材料的设计和制备中。

（来源：科技日报）

哈佛大学正在研究一种可减少疤痕产生的“创可贴”

日常生活中被划伤、刺破的小伤口，人们通常会使用普通的创可贴来包扎。这个久经考验的医用材料因为储藏和包扎都很方便而成为居家必备之品。最近，据外媒BGR报道，哈佛大学Wyss研究所的研究人员认为他们已经研发出了创可贴的升级版——可减少疤痕产生的创可贴。

研究人员受到动物胚胎皮肤能够在不留下疤痕的情况下自愈的启发，设计了一种新型的伤口敷料。它不仅可以加速愈合过程，还可以减少疤痕。最关键的是，它可以做到与普通创可贴差不多大小，操作方式也基本上一样的简单方便。

这种敷料是一种热活化水凝胶材料，不仅可以覆盖切口或伤口，还可以通过收缩将伤口的两边合在一起。而且这种收缩效应在大约90华氏度(约32摄氏度)的温度下就可以发生，这就意味着仅仅依靠我们的体温就可以将其“激活”——缓慢收缩并将伤口边缘保持在适当位置以促进愈合。同时，敷料本身的收缩效应还有助于将其固定到皮肤上，其强度高于标准黏性的创可贴。为了防止感染，研究人员还将抗菌粒子加入到这种敷料中，使其均匀散布，从而达到抑制微生物并在皮肤愈合时保护皮肤的作用。

“将AAD粘附在猪皮上时，其粘合力超过Band-Aid®的10倍，并且能防止细菌滋生，因此即使不考虑它促进伤口愈合的效果，这项技术已经明显优于大多数常用的伤口保护产品。”研究负责人Benjamin Freedman博士在一份声明中说道。

在这项技术商业化之前，该团队仍有一些工作要做，他们打算进行额外的测试和研究，以最终将其推向市场。

（来源：环球网）

韩国研究人员制备出超高性能碳纳米管纤维

开发将纳米材料组装成宏观支架材料的方法是当前纳米技术发展的关键。然而，即使碳纳米管纤维具有优越的性能，但制备方法的复杂性很大程度上阻碍了新材料的广泛应用。

近日，韩国科学技术研究院Hyeon Su Jeong和Seung Min Kim以及首尔国立大学Chong Rae Park合作，证明了一种高效、连续的纤维纺丝方法用来生产高性能碳纳米管（CNT）纤维(CNTF)的可行性。该研究成果以题为“Direct spinning and densification method for high-performance carbon nanotube fibers”发表在国际著名综合学术期刊Nature Communications上。

在这项工作中，研究人员提出了一种优化的纺丝方法，结合湿法纺丝和直接纺丝两种方法的优点，可以快速、连续地生产高度对准和致密化的CNTFs。当直接纺制的CNTF浸入氯磺酸（CSA）中时，CSA渗透并使CNT质子化，CNTF膨胀。在此状态下适当拉伸CNTF可重新排列缠绕CNT以改善其在轴向上的对准性。然后，当CNTF浸入凝固浴中时，通过溶解性差驱动的相分离，将CSA从排列良好的CNTF中挤出，以形成具有良好排列结构的高填充CNTF。从合成碳纳米管到制备高度致密、排列整齐的CNTFs，加工时间少于1 min。通过对直接纺丝条件的优化，研究人员成功地制备了高取向和致密的碳纳米管。这一工作清楚地表明，在适当的质子化度(DOP)下优化致密化工艺，以及改善初纺CNTFs的纺丝条件，对于获得较高的致密化效率，改善碳纳米管的性能至关重要。通过该方法制备出来的CNTFs具有质量轻、抗拉伸、硬度大、导电性好以及高灵活性等优点，它们适用于各类高附加值的应用。

（来源：高分子科学前沿）

东华大学在空气过滤材料研究领域取得新进展

随着人们生活水平的提高，人们对环境中空气质量的要求也越来越严格。但是，大气污染问题仍是威胁人类健康的重要因素，亟须加强防护与治理。纤维类材料因具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、生产成本低等优势而被广泛应用于空气过滤中。然而，现有纤维空气过滤材料虽相对于其他材料而言具有以上优势，但自身的纤维直径、孔隙率等问题仍限制了其进一步发展。当前的纤维过滤材料仍然具有材料厚重、堆积结构单一、过滤效率和空气阻力难以同步优化等问题。

对此，东华大学俞建勇院士和丁彬教授带领的纳米纤维研究团队采用新型湿度诱导“静电纺/喷”技术，以高偶极矩聚合物聚丙烯腈为原料，制备了小直径、高孔隙率且具有蓬松双网结构的纳米蛛网/纤维网，该双网结构可用作高效低阻空气过滤材料。

研究团队通过借助离子 — 偶极相互作用提升溶液荷电能力，促进了泰勒锥尖端荷电流体的可控喷射，进而通过调控环境湿度氛围，诱导控制聚合物溶液体系的相分离速度与程度，实现了射流、液滴的同步形变/相变/自组装。该材料中二维超细纳米蛛网与蓬松纳米纤维支架网络紧密溶接，形成了稳定的双网络结构。

二维纳米蛛网结构具有直径小、比表面积大的特性，提升了材料对超细颗粒物的吸附、筛分作用，还增强了其空气滑移效应；同时，三维纳米纤维支架网络体现出了堆积蓬松、孔隙率高的优势，从而有效促进了气流在纤维间的渗透扩散，大幅降低了材料的空气阻力。结合上述两种结构优势，该双网结构材料可实现对空气中超细颗粒物的高效低阻过滤，其对最易穿透粒径颗粒物PM0.3的过滤效率高达99.99%，阻力压降仅为大气压的0.11%；同时，可快速净化室内空气PM2.5，且具有长效循环使用性能。

该研究成果的提出为新型高效过滤/分离材料的设计与开发提供了指导与借鉴。（来源：纺织导报官微）