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3D打印技术首次让藻类“变身”柔韧光合材料

据美国《每日科学》网站报道，一个国际研究小组首次使用3D打印机和一种新颖的生物打印技术，将藻类打印成具有韧性和弹性的光合材料，这种材料有望广泛应用于能源、医疗和时尚领域。相关研究发表于《高级功能材料》杂志。

近年来，科学家认识到，最坚固的材料往往是那些模仿自然物质的材料，因此，将生物细胞置于非生物基质中制成的生物材料越来越受欢迎。在本研究中，由荷兰代尔夫特大学研究人员主导的国际团队，用没有生命的细菌纤维素（由细菌制造并排泄出的有机化合物，拥有许多独特的力学性能，比如柔韧性、强度和保持形状的能力）充当打印纸，用活微藻充当墨水，通过3D打印将活藻沉积在细菌纤维素上。

研究人员解释说，生物（微藻）和非生物（细菌纤维素）成分结合，产生了一种独特的材料，这种材料拥有藻类的光合特性以及细菌纤维素的柔韧性，也就是说，其既坚韧又有弹性，同时还环保、可生物降解，生产简单且可扩展。此外，这种材料拥有植物特性，意味着它可以利用光合作用在数周时间里“养活”自己，还可以再生，这些独特的属性使其可用于制造人造树叶、光合皮肤或光合生物服装等。

人造树叶是模仿真实树叶的材料，能利用阳光将水和二氧化碳转化为氧气和能量，可以在不利于植物生长的环境，包括外层空间制造可持续能源。目前的大多数人造树叶用有毒化学方法生产，而新方法制造的人造树叶则由环保材料制成。这种材料还可以制造用于皮肤移植的光合皮肤，产生的氧气将有助于伤口修复。

研究人员表示，除用于可持续能源和医疗领域，这些材料也有望改变时尚行业。首先，由藻类制成的生物服装是可持续生产、可完全生物降解的高质量织物，将解决纺织业目前面临的环保问题；其次，它们还能通过光合作用去除二氧化碳净化空气；最后，它们不需要像传统服装那样经常清洗，能大大减少水的使用。（来源：科技日报）

韩国研发肌肉面料：可举起约10kg的物品

近日，据韩国KBS报道，韩国机器研究院成功研发出一款“肌肉面料”。这种面料只要贴在衣服上，就能帮助人们花小力气完成很多事情。

研究小组称，该“肌肉面料”是用直径仅为20 μm的形状记忆合金做成弹簧形态的线后，与普通的纱线材料交织而成。面料的尺寸只有成人手掌那么大，重量仅为6.6 g。

使用“肌肉面料”时，形状记忆合金会收缩，并在此过程中产生力量，可举起约10 kg的物品。把该面料贴在胳膊上后举起哑铃时，肌肉使用的力量减少一半。在人体模特的腿部贴上“肌肉面料”后，当其收缩时，人体模特便能猛然站起。

据悉，该“肌肉面料”不需要另外的发动机，且重量很轻，价格低廉。预计“肌肉面料”得到普及使用后，将被用于快递、物流、护理等强度较大的体力劳动或康复训练等领域。（来源：纺织导报）

东华大学开发出一种用于电致变色人工肌肉的无机半导体纱线

半导体纤维在人机交互、能量转化等方面有巨大优势，因此在可穿戴领域受到了广泛关注。目前的半导体纤维以共轭聚合物材料为主，但其载流子迁移率和力学强度较低，导致无机半导体纤维难以连续化制备。受棉纤维纺纱工艺的启发，东华大学材料科学与工程学院先进功能材料课题组（AFMG）的研究人员借助多相界面作用力，模仿棉纤维纺纱的梳棉、压实和加捻工艺，开发了无机半导体纳米晶体材料的连续化取向、组装和加捻新方法，实现了无机半导体纱线的连续化制备。研究人员同时提出以高长径比的纳米带为结构单元，强化基元相互作用力，提升了半导体纱线的强度。此外，基于双电层吸/脱附和离子晶格脱嵌耦合机制，构筑了基于无机半导体纱线的电致变色人工肌肉。

因为纱线由高长径比的无机纳米单元组成，在室温下可以任意弯曲或扭曲，具有良好的柔性。由于载流子冻析效应，半导体纱线插入液氮后电阻提升了4个数量级，但仍然保持了良好的柔性。它的拉伸强度也显著优于已知的纯半导体纤维材料，除此之外，无机半导体纱线也具有灵敏的热敏与光敏特性。

无机半导体纱线经过三相界面组装后，纱线内部具有大小不同的孔洞，经过流体加捻后形成致密的纳米纱线。与棉线结构相似，无机半导体纱线的微观结构单元也呈现高度有序的平行排列。基于优异的柔性与力学强度，无机半导体纱线可加捻得到多种螺旋结构纱线，当结构单元组分均为无机材料时，螺旋纱线在极低温下仍具有优异的可拉伸性能。

通过与碳纳米管纱线复合，螺旋纱线可实现在离子液体中的协同电致变色与致动。预计该无机半导体纱线在人工肌肉、伪装织物等领域将有广阔的应用前景。（来源：纺织导报）

湖北“纺织智慧”助力“天问一号”登陆火星

5月17日，记者从武汉纺织大学获悉，该校徐卫林教授带领团队研制的“火星探测器耐高温弹性密封装置”，为探测器姿态调整提供了重要保障，助力“天问一号”成功登陆火星。该装置由中国航天科技集团第五研究院委托武汉纺织大学研制。2019年初，徐卫林团队接到紧急任务，紧急攻关14个月，圆满完成任务。

徐卫林介绍，探测器在火星表面软着陆所用的9分钟被称为“魔鬼9分钟”，风险很大、技术难度很高。当探测器抛掉大底和背罩，露出着陆平台和火星车时，大推力发动机开始工作，探测器观察地面，寻找最安全的具体着陆地点，此时，巡视器上12台姿控发动机配合主发动机起到减速和姿态调整作用。

“‘火星探测器耐高温弹性密封装置’就装配在姿控发动机喷口尾管和导流锥管连接处，阻隔、密封姿控发动机喷口产生的1500℃高温，保障姿控发动机喷口尾管和导流锥管的弹性连接。”徐卫林说。

这意味着该装置既需耐超高温，又要具备良好的弹性。而在此之前，它还要被长期压缩——12台姿控发动机在着陆过程中，按照智能化程序设置，根据姿态调整需要，间歇式独立工作累计时长约2 ～3分钟，“火星探测器耐高温弹性密封装置”材料要能耐受发动机此时1500℃高温火焰冲刷。同时，该装置在姿控发动机间歇式工作期间，需要在高温环境下，弹开压缩不断循环交替时始终保持密封。

研制期间，材料选用成为团队的首要技术难题。当时，市面上不存在经一年长期压缩后，既耐1500℃高温火焰短时冲刷，又能保证100%回弹性的材料。

团队查阅大量文献，尝试多种方案和试验后发现，有机材料均无法满足此功能，只能选用无机材料，但无机材料在高温条件下无法保证100%的回弹性。此时，团队创新性提出将隔热与弹性功能分离的设计方案，使用特种无机纤维材料与金属材料复合编织，保证装置稳定性，同时采用波形弹簧有效解决100%稳定回弹难题，最终达到所要求的技术指标。（来源：科技日报）