化工新型材料

日本积水化学推出概念车展示彩色碳纤维材料

据报道，日本积水化学工业株式会社（Sekisui）创造了一种采用溅射技术处理的彩色碳纤维材料：超薄的离子化金属颗粒层直接粘合到表面，从而可以制作彩色碳纤维织物。

Sekisui的概念车融合了多种创新产品，可增强舒适性和安全性：用于夹层玻璃的中间膜用于汽车玻璃，可防止发生事故时玻璃渗透或散射，并具有防紫外线功能。除了这些基本功能，积水高性能S-LEC中间膜还具有隔音，隔热和HUD兼容性，并为乘客提供了更为清晰的重要信息图像。这些产品有助于提高汽车的舒适性和安全性。Sekisui的概念车采用挡风玻璃HUD和Sekisui的“Luminous PVB”：具有同时照明功能的中间膜，可以在整个挡风玻璃和其他车窗上显示信息。

Sekisui Color Carbon是概念车中安装的一款引人注目的产品：这是一种采用溅射技术处理的碳纤维材料。Sekisui创造了一层超薄的离子化金属颗粒层，该层直接与表面结合，并能够创造出惊人的彩色碳纤维织物。根据金属的类型，可以实现各种颜色。这意味着有更多定制选项，同时保留了碳的所有优点而不会降低颜色。积水还提供多种产品，可改善锂离子电池及其相关电子控制单元的安全性，可靠性和重量特性。這些热管理材料之一是导热油脂，它具有高导电性，耐磨性和低脱气性。Sekisui的热界面材料是值得改进的，特别是对于环保型车辆而言。另一产品是“Fi-Block”防火材料，可降低电池火势蔓延的风险。大多数聚氨酯泡沫是易燃的，但积水的Puxflama泡沫具有很高的防火性。Sekisui提供各种塑料，汽车用成型产品和胶带。Sekisui泡沫产品中的最新发展提供了一定程度的透光性。（日本积水化学官网）

美国研发出可用于陆海空三军的高性能塑料

据报道，布法罗大学研发出强度是钢材14倍，质量却只有钢材1/8的高性能塑料。该研究由陆军研究署资助，可用于舰船、直升机、坦克、防弹衣等的防护装甲。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）具有优异的导热性能，可将子弹动能快速转化为热能。研究人员首先利用二氧化硅纳米粒子进一步增强UHMWPE性能，再仿照珍珠母中的碳酸钙排列方式，将UHMWPE制成具有坚硬外壳和灵活内部支撑的高性能塑料，可在受到冲击时发生形变，并吸收能量，以抵挡子弹或其他弹丸的冲击。（中国船舶信息中心）

俄罗斯国家航天集团为高超声速飞行器研发隔热材料

据报道，俄罗斯国家航天集团正在为高超声速飞行器整流罩研发电磁波可穿透的隔热材料。俄罗斯国家采购网显示，该集团正在寻找分承包商，研发基于耐热连续纤维编织体的电磁波可穿透的隔热材料，用于高超声速飞行器整流罩。此项科研项目的名称为“道尔”，2020年9月底完成，拨款3.469亿卢布。

此外，俄罗斯国家航天集团还在寻找分承包商，研发在宽温度范围内对复合材料进行热机械试验的技术（科研项目代号“王后”），以及耐高温复合材料和新一代沥青基碳纤维、陶瓷SiC、SiCN纤维增强体生产技术（科研项目代号“突破”—1）。（中国航天系统科学与工程研究院）

木质纤维和蛛丝合成材料可替代塑料

芬兰研究人员利用木质纤维和蜘蛛丝成分研发出一种新型生物基材料，未来有望用作塑料的替代品。

材料的强度和延展性通常此消彼长不可兼得。芬兰阿尔托大学研究人员领衔的团队日前在美国《科学进展》杂志上报告说，他们将木质纤维与人造蜘蛛丝中的丝蛋白黏合在一起，研发出了一种新型生物基材料，具有高强度、高刚度及高柔韧性等特点。研究人员表示，未来这种合成材料可以替代塑料，用于医疗用品的生产以及纺织业和包装业等。与塑料不同，木质纤维和蜘蛛丝这两种材料的优点是它们可以生物降解，比较环保。

据介绍，研究团队首先把桦树浆分解成细小纤维，并搭建成一个坚硬的纤维网络，然后再把蜘蛛丝丝蛋白黏合剂渗透到这个网络中，最终制成了这种新型材料。但研究中使用的蜘蛛丝并不是从蜘蛛网中提取的，而是人造蜘蛛丝，其中的丝蛋白分子化学性质与蜘蛛网中的丝蛋白分子相似。（新华网）

突破40年技术瓶颈 新型人工肌肉材料研发成功

据报道，近日，从东南大学获悉，该校化学化工学院杨洪教授课题组研制出了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料，其具有超强的力学性能，突破了40年来的研究瓶颈，在人造肌肉等领域有广泛的应用前景。该研究成果于近日发表在国际期刊《美国化学会志》杂志上。

人工肌肉是一种新型智能形状记忆材料，它能够通过材料内部结构的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀。目前，常用的人工肌肉材料有压电陶瓷、形状记忆合金、电活性聚合物等。液晶弹性体是一种典型的双向形状记忆材料，具有形变大、形变可逆等技术优点，在仿生器件、软机器人等领域有很好的应用前景。然而，经过长达40年的发展，液晶弹性体研究仍停留在实验室层面，未实现工业化应用。

杨洪介绍，液晶弹性体40年前就研发出来了，20年前，人们认识到它可以作为人工肌肉的优质材料使用。“液晶弹性体作为最好的双向形状记忆材料，形变量大，可以从100cm压缩到20cm，形变速度也快，这比压电陶瓷等材料更有优势。”

但限制其应用的关键科学问题是，液晶弹性体在形变过程中产生的应力太小，无法满足实际应用场景的力学性能需求。杨洪说：“影响应力大小的一个很重要的指数是弹性模量的大小，目前国内外研究的液晶弹性体的形变弹性模量只有一点几兆帕，如果想用作人工肌肉使用，至少要到10MPa。”

杨洪教授科研团队另辟蹊径，采用将聚氨酯液晶弹性体和聚丙烯酸酯液晶热固体的小分子前体组分混合，再同步交联的技术途径，制备了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料，其收缩应变、应力、弹性模量分别达到了46%、2.53MPa、10.4MPa，首次全面满足了液晶弹性体基人造肌肉的力学性能要求，突破了该领域的技术瓶颈。（科技日报）

我国每年产生废旧纺织品达2 000万t专家呼吁提高利用率

据报道，我国每年大概产生2 000万t的废旧纺织品，怎么进行高值化的废纺利用成为环保业界关注的重要话题。《中国废旧纺织品再生利用技术进展白皮书》指出，中国每年消耗的纺织纤维达3 500萬t，每年产生的废旧纺织品可达2 000万t。中国再生资源回收利用协会副会长兼秘书长潘永刚认为，未来废纺市场潜力巨大，政策利好可以期待。

据了解，目前，废旧纺织品的回收大致分为政府支持的废旧衣物回收箱模式以及民间组织自发回收、品牌服装企业自主回收、公益组织回收等模式。中国废旧纺织品的再生利用率不到20%。

“当前国家大力推动垃圾分类工作，为废纺的资源化利用提供了更大的契机。”潘永刚说，全国46个垃圾分类重点城市中已有29个城市明确对个人违规投放垃圾行为进行处罚，各地垃圾分类立法进程正不断加快；同时，一些地方管理部门将废旧纺织品与废金属、废塑料、废纸、废玻璃并列为主要可回收物，明确了分类标准。

“不同的纺织品面料，在回收利用的时候，都可以回收上来，但是怎样分类、利用，难度非常大。”国家发改委环资司原副司长马荣介绍说，目前我国的垃圾回收处理行业还存在法律法规不健全、回收模式不清、缺乏有效监管等问题，同时，加强环保的公共意识和教育也有待提高。

“废纺利用，市场先行”。随着人们生活水平的提高，废纺产生量越来越多，一些专家认为废纺利用要取得发展，后端的商品出口要打通，企业有盈利能力才能生存和发展，环保进程也能更好地与之相应推进。

潘永刚认为，让废纺回收利用成为健康产业，需要技术提升、装备升级、标准完善，更需要在废纺利用及再生产品的使用上获得更多的政策支持，推动产业提质增效。

“回收及资源化利用企业要在提高效益的同时减少投入成本，才能推动行业可持续发展。”清华大学环境学院教授刘建国指出，提高产业集聚度、拓展延伸产业链和提升再生产品质量，是实现环保领域行业转型升级的必然选择。

“改变再生资源回收由市场主导、垃圾运收处理由政府主导的‘二元分治模式是必然要求。”刘建国同时指出，不管是垃圾处理还是再生资源回收，都要从过去一种比较单纯的市场行为模式向全民参与、社会共治的方向转变。（新华网）

二维膜材不用压力也能净水

据报道，近日，福州大学教授徐艺军课题组报道了一种对二维碳化钛基薄膜微观结构和表面性质的双重调控策略，实现了该薄膜在无压力驱动的条件下，有效去除水体中的多种重金属离子。

水体中的重金属离子污染物具有毒性强、迁移率高和非生物降解等特点，如何去除水体中的重金属离子已经成为全球关注的重要问题。二维材料基薄膜在去除水体中的重金属离子方面具有广阔的应用前景，但由于其在形成薄膜过程中容易堆叠形成具有高密度的致密结构，由此得到的膜材料在水净化应用中通常为压力驱动的过滤膜。

此外，二维膜材料只能选择性地吸附特定的重金属离子，在无压力驱动的条件下，在一种二维材料基薄膜上实现多种重金属离子的去除是一个具有挑战性的课题。

徐艺军课题组通过在二维碳化钛组装成膜过程中，引入还原氧化石墨烯，对其纳米片进行插层防止堆叠，从而增加膜材料与水体中重金属离子的接触面积。在此基础上，研究人员对二维碳化钛基薄膜进一步进行表面羟基化处理，不仅可以有效改善其水润湿性，而且还可以增强对重金属离子的吸附和还原作用。

在微观结构和表面性质优化的协同效应下，二维碳化钛基薄膜对于水体中的多种重金属阳离子和重金属阴离子有明显的去除作用。此外，回收的二维碳化钛基薄膜可以进行再生处理，实现循环利用。（中国化工报）

新型碳纤维筋：可替代钢筋

据报道，近日，上海石化与哈尔滨工业大学等合作开发的新型结构材料碳纤维筋替代钢筋，在青岛某科教园工程项目中成功应用，为碳纤维复合材料在海洋环境下的工程应用拓展了新空间。

碳纤维筋是采用特殊拉挤工艺将碳纤维与树脂结合制成的形似钢筋的新型高性能复合材料，具有强度高、质量轻、耐腐蚀等优点。之前在国内外土木工程领域，碳纤维复合材料主要用于加固补强，而碳纤维筋替代钢筋直接作为筑造本体，由于涉及结构设计、施工质量、制造成本等诸多难题，尚处于起步探索阶段。

上海石化与合作单位研制开发的碳纤维筋材料采用上海石化生产的碳纤维。权威部门测试鉴定结果表明，制品的抗拉强度、弹性模量等关键指标均优于国家相关规范标准。

据工程人员介绍，由于青岛某科教园工程项目紧靠黄海，用碳纤维筋替代钢筋不但能降低构筑物自重，还增强了混凝土筋结构的耐海洋腐蚀性、耐水泥碱性等，可提高建筑物的耐久性能，降低维护成本，延长使用期限。（中国化工报）

上海打造碳纤维产业生态圈

据报道，从2019浦江创新论坛——碳纤维复合材料产业创新发展高峰论坛上获悉，在引进新材料产业龙头企业、科研机构和上下游配套项目的基础上，上海金山碳纤维复合材料相关产业规模力争在2035年达到400亿～500亿元左右，建成具有全球竞争力的碳纤维复合材料研发及产业化示范基地。

上海已在金山建立碳纤维复合材料创新研究院，由金山区政府、上海石化、上海电气集团、东华大学、中国商飞等9家单位联合发起成立，将开展前瞻技术与创新应用研究，建设信息服务、设计服务、科研服务、工程服务四个中心，提供产业链各环节研发与转化技术服务，加速“孵化”科研成果和技术产品，通过集聚国内外一流科研团队，瞄准一批行业急需突破的核心关键技术进行“破冰”攻坚，支撑引领碳纤维产业的发展。

上海金山区委书记赵卫星说，上海金山是打响“上海制造”品牌的重要承载区，碳纤维是着力发展的战略性新兴产业之一，将整合长三角产业资源，重点突破碳纤维产业“卡脖子”的关键技术，创新下游重点领域的应用。此次最新共有15个相关项目签约落户上海金山，其中产业类项目5个，计划总投资约70亿元，包括上海石化年产1.2万t48K大丝束碳纤维项目，将为下游应用提供充足原料。（新华网）