资讯·前沿

纳米级转印技术有助于可穿戴纺织品的开发

据报道，韩国科学技术院Jun-Ho Jeong 和Inkyu Park 研究团队开发了一种简单的转印方法，通过在具有水溶性的供体衬底上沉积纳米结构，然后在转印步骤后溶解水溶性的供体基底，可以简单地把纳米尺度精微结构的功能材料转移在纺织材料基底上。相关研究成果发表于《ACS Nano》上。

在此项工作中，研究团队采用具有良好生物相容性和室温下溶解性的透明质酸作为供体基底，同时透明质酸可高精度复制在硅片上加工好的纳米结构。首先，透明质酸模可以容易地制成纳米线、纳米点和纳米孔等纳米结构；其次，将各种金属或二氧化硅沉积在有图案的透明质酸薄膜上；再次，把薄膜铺在潮湿的纺织基材上，透明质酸溶解，并且将设计好的纳米结构的功能材料转移到纺织物材料表面。采用这种工艺，金属或非金属微/纳米尺度的图案可以转移到任意非平面织物的表面，同时保持其形状。此方法加工的最小精度是50 纳米。

目前，该方法已经成功在纺织品上制造Pd 纳米线行阵列气体传感器。潜在的应用包括具有高度选择性和灵敏度的氢气传感器。此方法适合于大批量生产的纺织品，因为其能快速安全印刷且具有光电功能的复杂纳米结构。这种方法转移二氧化钛纳米结构的功能已经得到了验证。研究团队所提出的纳米化方法可以为纺织品各种功能的制造提供方便的途径或纸张基板上的装置，包括汗液传感器、环境监测设备、催化过滤器和纺织物基的超级电容器等。

（摘编自集萃网）

二合一可穿戴光充电织物研发成功

近日，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）陈俊教授课题组与中科院过程所聂毅研究员、重庆大学范兴教授等团队合作，针对当今可穿戴电子领域的应用需求，开发了一种集太阳能电池和锌离子电池为一体的可充电织物。

据悉，研究人员将纤维状状料敏化太阳能电池（能量收集装置）与纤维状锌离子电池（能量存储装置）结合，制备了二合一的可穿戴光充电织物。太阳能电池使用聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）纤维做骨架。研究人员首先在PBT 纤维上镀铜和锰，使纤维导电，随后在金属表面生长ZnO 纳米线并经N719 状料敏化、表面附着CuI 空穴传导层制成光电阳极。锌离子电池由两条附着了碳纳米管的聚对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维缠绕而成。MnO2和金属锌分别为正极和负极，含ZnCl2、MnSO4和LiCl 的聚乙烯醇（PVA）水凝胶为电解质。两纤维状电池通过飞梭织造整合成为光充电织物。工作时，通过光照，太阳能电池向锌离子电池充电，充电后的锌离子电池可向外输出电能。

该光充电织物具有优异的电能存储、输出性能。由于织物选用轻质高分子纤维为基底，并与常用棉线共混编织，因此具有与普通织物类似的外观及及软度，适于日常穿戴。织物在100 mW/cm2太阳光照射1min 后电压可快速升至约6 V，于黑暗中、不同工况下（扭曲、润湿等）持续供电逾10min。该光充电织物是环境监测、人体个性化生理医疗等织物传感网络的重要组成部分。

（摘编自高分子科学前沿）

中科院宁波材料所设计出高灵敏电子织物

近年来，中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈涛研究员团队在高性能、多功能可穿戴及性传感器件方面取得了阶段性的进展。通过碳管/石墨烯二维薄膜与PDMS/Ecoflex 等弹性体的有效复合，赋予了器件多重且优异的性能，包括超高灵敏度、宽检测范围、低检测下限、自粘附功能等，并在器件规模化生产上进行了初步尝试。

最近，该团队在《J. Mater. Chem. A》上报道了一种自保护、可重复使用、高灵敏度的织物传感器。研究人员针对织物基传感器容易受到外界机械化学环境干扰的问题，特别是人体表皮的汗液、油脂以及穿戴磨损对器件的长期稳定使用的影响，设计了一种超疏液、耐磨损、高灵敏度的电子织物（SPRET）。SPRET 由3 部分材料组成，包括织物基底，以及由通过化学键等强相互作用稳定在织物表面的碳管导电网络和多功能的聚合物涂层。该电子织物表现出了对多种日常试剂的排斥，在胶带磨损以及洗涤试验后，其疏液、传感性能几乎保持不变，并实现了在汗液/水环境下对人体运动的无损检测以及对机器人的精准控制。该织物还应用于在机器人手臂上，使得坚硬的机器手在抓取脆性的物件如鸡蛋时既能完成抓取任务，又能保证鸡蛋不破碎。因此，该团队所设计的及性传感器在长期、连续、可靠监测人类行为方面表现出了实际性的应用潜能。

（摘编自宁波材料所）

中国科技大学成功制备BCNF-Alg 纳米复合纤维

据报道，中国科技大学俞书宏院士团队受到自然界高强度高韧性纤维多级螺旋结构的启发，制备了具有不同多级螺旋结构的BCNF-Alg 纳米复合纤维。

研究人员将直径约为60 纳米，长度为数十微米的BCNF 分散在Alg 溶液中，纤维素上的羟基与Alg 上的羧基形成强的氢键作用使整个体系均匀而稳定，同时也保证了后续制备的复合纤维内部有较强的界面作用力。该复合分散液经由单针头喷丝口挤出，在含Ca2+的凝固浴中得到BCNF-Alg 凝胶复合单丝（一级复合纤维），在挤出过程中，BCNF 会高度取向排列，从而保证了复合纤维的高力学强度。两根BCNF-Alg 凝胶复合单丝先通过加捻形成二级复合纤维，两根或三根二级复合纤维再以与加捻相反或相同的方向进行下一步旋转扭曲，得到具有不同螺旋结构的三级复合纤维，然后再进行干燥脱水，得到最终的BCNF-Alg 多级螺旋结构纳米复合纤维。

研究表明，多根凝胶状态的单丝加捻螺旋化成束后再干燥脱水，体积大幅度收缩的同时单丝之间的黏附作用力增强而缺陷减少，大大提高了拉伸强度；而单丝螺旋化导致分散在Alg 基体内部高度取向排列的BCNF 也发生旋转扭曲，在进行单轴拉伸时，扭曲的BCNF 在断裂之前会有一个逐渐拉伸变直的过程，因此断裂伸长率得到提升；同时在拉伸过程中，BCNF 会与Alg 基体因为界面摩擦滑动而产生多尺度形变，可以耗散大量的能量，有利于提高纤维韧性。单轴拉伸结果表明：与加捻方面相反的螺旋化可以使复合纤维（4 根单丝）的最大拉伸强度从394.2 MPa 提高至535.4 MPa，断裂伸长率从7.9 %提升至12.2 %，断裂韧性从16MJ·m-3提升至38.3 MJ·m-3。

（摘编自新材料在线）

蜘蛛丝超韧电肌腱可用于制造机器人手指

蜘蛛丝（S-silk）被誉为超级纤维，是世界上最坚韧的天然材料之一，其性能优于目前最好的高性能合成纤维。例如，Nephila pilipes 蜘蛛丝的韧性约为160 MJ/m3，而防弹衣所用材料Kevlar 的韧性约为50MJ/m3。近日，新加坡南洋理工大学的教授陈晓东和浙江大学的副教授李德昌联合研发了一种基于蜘蛛丝的超强韧性肌腱，其韧性为420 MJ/m3、电导率为1077 S/cm，其性能优于目前的及性和可拉伸导体。

该电肌腱由Nephila pilipes 蜘蛛丝、单壁碳纳米管（SWCNT）和聚（3，4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）制成。由于亲水性PSS，PEDOT：PSS 与加工后的S-silk 具有良好的粘合性，从而形成形状稳定的导电层。此外，将SWCNT 引入到S-silk 中以提高韧性。同时，SWCNT 可以通过从PEDOT 到SWCNT 的电子密度转移来进一步提高S-silk 的电导率。通过样品横截面的拉曼光谱中的G 带确认了S-silk 中存在SWCNT。随着SWCNT 的重量百分比增加（0～12.5 wt%），G 带的强度增加，但应力应变曲线直到12.5 wt%几乎保持不变。

通过将含10 wt%SWCNT 的蜘蛛丝复合材料用于机器人手指进行实验后发现，该电肌腱在超过40000 次弯曲和拉伸循环后，其电导率没有任何变化。其可以安装在细长的机器人手指上，而无需额外的电线或电路组件，从而极大简化了机器人的设置。

（摘编自高分子科技）

东华大学研发出有机水凝胶纤维

近年来，及软、可拉伸、透明的离子导电水凝胶纤维在可穿戴领域引起了极大的关注。据报道，东华大学游正伟课题组提出了一种物理和共价键结合的杂化交联机制用于连续湿法纺丝制备水凝胶纤维，然后通过简单的溶剂部分替换（水-甘油）制备得到透明有机水凝胶纤维。研究人员首先将聚乙二醇双丙烯酸酯、海藻酸钠、丙烯酸羟乙酯和光引发剂溶解配置成纺丝液，然后在Ca2+凝固液和紫外光照下进行连续湿法纺丝。在纺丝过程中，海藻酸钠和Ca2+会优先形成离子交联的初生纤维，为水凝胶纤维在光引发形成第二重共价交联网络之前提供一定的机械性能。待双重交联网络结构的水凝胶纤维形成后，将其浸没在甘油/水（CaCl2，KCl）溶液中；水凝胶纤维中的水会被部分甘油所替代，Ca2+会进一步加强体系离子交联网络，KCl 则实现有机水凝胶纤维中电荷转移，并提供导电性能。

研究发现，该有机水凝胶纤维中甘油、水和聚合物网络之间形成了氢键，从而保证该纤维在-80℃下仍然保持透明性、拉伸性能（拉伸率可超过300%）和导电性。同时，由于甘油/水二元溶剂相较于水具有更低的蒸气压，使得该有机水凝胶纤维在20 ℃和45%湿度的条件下放置22h 仍然可以保持85%以上的含水量，即使在室温环境下保存5 个月仍然可以作为导体点亮LED 灯。此外，由于双重交联网络的存在，该有机水凝胶纤维最大延伸率可达到400%±9.6%，并且在应变为300%的循环加载卸载时滞后现象基本可以忽略不计，便于实现高频高速设备的传感检测。除了应变传感器，该有机水凝胶纤维同时具有作为数据手套、可伸缩电极和光学纤维的潜力。

（摘编自东华大学）

德克萨斯理工大学开发可清理新型冠状病毒擦拭布

3月18日，美国德克萨斯理工大学环境毒理学院教授Seshadri Ramkumar 发明的一种用于清除有毒物质的去污擦拭布——FiberTectTM，被公布可以用于帮助新型冠状病毒的清理工作。

FiberTectTM市场的一线技术培训专家Corey Collings表示：“这款擦拭布作为医院和救护车的主要干式去污方法已被广泛使用。医院大量使用单片装或成卷的FiberTectTM，而救护车则是在‘FastGrab’工具包中使用，为受多种病毒污状的患者进行及时消毒。”

FiberTectTM作为一种擦拭产品，在COVID-19 病毒（也称新型冠状病毒）传播极为严重的环境中，具有巨大的清洁潜力。Ramkumar 介绍道：“其三层无纺布结构的中间层是活性炭芯，多孔碳的结构可以截留含有微生物的蒸汽和气溶胶。并且，该擦拭布质地及软，可根据被清洁物体的形状进行擦拭，帮助有效清洁。”

FiberTectTM以前曾被美国军方成功地用于人员和设备的消毒，也用于墨西哥湾深水地平线漏油事件中的油污清理，还曾被用于处理高度危险的化学物质，包括用于芬太尼流行病。产品测试由劳伦斯利弗莫尔国家实验室进行。FiberTectTM在用于清除有毒化学品的污状的所有测试结果中，均优于30 种同类产品。

（摘译自德克萨斯理工大学/杜宇君）

欧瑞康人造纤维订单总值达6.25 亿美元

3月16日，欧瑞康宣布收到3 家世界领先的人造纤维制造商的订单，都是来自中国的主要客户。这些订单均是基于欧瑞康巴马格公司世界领先的高效生产聚酯纤维的纺丝技术。3 个项目的总价值约合6.25 亿美元。其中一小部分安排进了欧瑞康集团2020年的生产计划中，大部分将被安排在2021、2022年的生产计划中。这些系统的现场交付和安装计划将从2021年持续到2023年初。

欧瑞康集团表示，中国的系统业务不会因为新冠肺炎疫情的影响而发生大的变化。基于“人造纤维行业主要客户的长期项目规划”，直接促成了欧瑞康巴马格公司新的订单。

欧瑞康全面的人造纤维技术解决方案，已被应用于整个聚酯纤维纱线生产价值链，包含尖端的自动化和数字化技术。巴马格公司还将在两年多的时间内分阶段为高速卷绕机—WINGS POY 和WINGS FDY 提供完整的系统，以及eFK 产品系列的加弹机。

欧瑞康集团CEO Roland Fischer 表示：“全球互联的行业（如纺织行业）和商业模式（如人造纤维所采用的业务模式）比许多人认为的更稳健。这些客户之所以选择欧瑞康，主要因为我们的创新技术，同时也得益于我们良好的掌控能力。”

（摘译自欧瑞康公司/杜宇君）

帝人商事推出用于橡胶增强纤维的生态粘合剂

3月5日，日本帝人集团纤维和产品转换公司——帝人商事有限公司宣布推出一种用于橡胶增强纤维的新型生态环保型粘合剂。该粘合剂不使用间苯二酚-甲醛（RF），但仍可达到与传统方法相同的性能水平。

间苯二酚-甲醛乳胶（RFL）粘合剂长期以来一直被用于强化轮胎等橡胶纤维制品，以保持其强度和形态的稳定性。但近年来，由于RF 已被证明对人体有害，因此，对于不使用RF 解决方案的需求日益增长。

这种新型粘合剂通过使用一种非RF 的混合聚合物进行交联，该聚合物通过分子间相互作用形成网状，并由于其对纤维和橡胶的高亲和力，性能可以达到与RFL 粘合剂相当的水平。

这种新型粘合剂是帝人商事有限公司最新的“THINK ECO”的应用之一，旨在保护从时装到工业纺织品各个领域的环境，并于今年开始试销，目标是到2028年达到年产20 万吨规模。

（摘译自帝人集团/杜宇君）