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资讯·前沿

2019-09-23

纺织科学研究 2019年9期
关键词:纳米线纳米纤维

可水洗耐久的柔性压力传感织物

柔性压力传感器因其能模拟人体皮肤的特点去感知并对环境刺激作出响应从而成为智能纺织品制造的研究核心。其中,电容式压力传感器因具有高灵敏度、快速响应、组装简单和能耗低等特点具有很好的应用前景。但是现有的研究中仍有几个因素一直制约着电容式压力传感器的进一步发展,主要包括传感精确度易受环境湿度影响、介电材料的极化效率低以及其化学结构或物理构型易被水洗破坏,制约着电容式压力传感器的压力传感稳定性及耐久性,不满足实际服用需求。

近期,加州大学戴维斯分校孙刚教授课题组利用疏水且结构稳定的聚离子液体基纳米材料来构建新型的聚合物电介质,通过引入聚(1-乙烯基-3-丁基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺)([PBVIm][TFSI])来制备多孔的聚离子液体纳米纤维膜([PBVIm][TFSI]含量高达67%)实现了介电层的高度极化和较好的应用稳定性,达到了可穿戴压力传感织物的耐湿度传感稳定性和应用耐久性。

该团队通过对离子液体单体进行密度泛函计算研究,筛选出易被极化且不溶于水的离子液体单体并制备相应的聚合物,再通过静电纺丝构建机械性能稳定且介电性能较好的聚离子液体纳米纤维膜,最后组装成可应用于实际生活中的可穿戴电容式压力传感织物,提升了在实际环境(水洗、沾污或湿度)应用中的压力传感稳定性。此外,该压力传感织物还能实时监测人体各项生理活动信号,且对微小的外界压力具有较高的检测灵敏度及超快的响应时间。这项研究工作为新型聚合物介电材料及免疫环境干扰的电容式压力传感器的构建提供了新的思路。

(摘编自中国聚合物网)

UV 导电油墨用于织物基RFID 电子元件

近日,东华大学胡吉永教授团队提出了一种UV 纳米银导电油墨,并通过丝网印刷的方式在普通锦纶织物基底上直接印刷导电电路和可穿戴UHF RFID 标签。这种导电油墨沉积到织物上后通过紫外固化,其中的溶剂很容易被去除,从而生成一张由多个片状纳米银组成的薄而均匀的导电网络。

丝网印刷线宽是决定导线印刷分辨率及其在柔性电子设备中应用的基本要素之一。因此,在织物基材上丝网印刷不同宽度的导电线,长度为50 mm,宽度分别为5mm、4mm、3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm和0.2mm。实验结果表明,在织物上印刷的导电线边缘光滑且清晰,并且片状纳米银分布均匀。固化后,纳米银的含量为78.57 %,电导率高达6.02 × 106 S m-1。

研究人员对具有不同宽度的丝网印刷导电线进行了弯曲测试,结果表明随着弯曲周期的增加,具有不同宽度的印刷线的电阻均有一定程度地增加,其中0.2 mm 宽的印刷线具有最大的电阻变化,弯曲500 次后电阻是原始电阻的2 倍。宽度为0.2 mm 的导电线厚度最薄,根据层压板中性面理论,厚度较薄的导电线在弯曲过程中更容易受到破坏,导致较大的电阻变化。

此外,研究人员还用丝网印刷的方式制备了UHF RFID标签天线,丝网印刷标签的平均读取距离约为8.32 m,比纺织产品物流和仓库管理所需的距离长得多。而且,经过5 次机洗循环后,标签的平均读取距离从8.32m 降低到3.12m,但读取距离仍然超过3.0m,满足纺织品仓储和物流管理所需的读取距离。

(摘编自东华大学)

纤维素基纳米复合纤维强度与韧性兼备

由植物组织分离或细菌发酵得到的纳米尺度纤维素,密度低、热稳定性好、力学性能出色,同时可降解再生,因而受到诸多关注。研究人员希望利用其研制出宏观尺度的高性能纤维素基纤维材料。然而,所制纤维素基宏观纤维材料高强度的获得往往以牺牲其断裂延伸率和韧性为代价,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。研究揭示,这些典型的生物结构材料具有一些共性:它们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。

近日,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。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、断裂延伸率和韧性分别可达535 MPa、16%和45 MJ m-3。

该研究有效解决了人工材料中强度和韧性之间的矛盾,可达到的最高断裂延伸率超过了几乎所有纤维素基天然植物纤维和人工合成的纤维素基宏观纤维材料,再加上其突出的韧性,这种仿生纤维结构设计策略有望应用于其他复杂等级结构材料的设计和制备。

(摘编自中国科学技术大学)

纳米纤维膜实现图案化焊接

采用传统静电纺丝技术制备的二维纳米纤维膜其拉伸力学强度很差,对纤维之间的交叉点进行焊接是提高该膜力学强度的一种有效方法。然而,传统的纤维焊接方法通常对整张纳米纤维膜进行处理,不具备焊接区域的选择性和可控性,也不能够在纳米纤维膜上进行图案化焊接。

为此,佐治亚理工学院夏幼南教授团队研发了一种光热效应焊接纳米纤维的方法,可实现在纳米纤维膜上图案化焊接,并验证了其在增强纳米纤维力学强度和激光打印方面的应用。在此基础上,进一步将光焊技术与气体发泡技术相结合,制备了图案化的三维纳米纤维支架,该支架可根据不同的光焊图案得到不同形状和尺寸,在体外研究细胞行为以及体内三维组织再生方面有一定的应用价值。

该工作将乳酸己内酯共聚物(PCL)和近红外染料吲哚菁绿(ICG)两种物质混合,通过静电纺丝制备出含有ICG 成分的PCL 纳米纤维,在近红外激光照射下对纳米纤维实施定点加热焊接。通过改变ICG 的比例、激光强度以及照射时间,可控制纳米纤维膜的表面温度,实现纳米纤维之间的交叉点焊接或将照射区域内的纳米纤维融化成膜。由于不涉及化学物质或碳粉,基于该种纳米纤维制备的“光热纸”在激光打印等相关领域有很好的应用前景。另一方面,通过使用面具,可在纳米纤维膜上实现图案化的光焊,进一步与气体发泡技术相结合后,可得到具有图案化的三维支架,该种三维支架保留了纳米纤维结构,可作为三维模型体外检测细胞生长行为,更可作为三维支架在组织再生中促进细胞渗透生长和营养物质的传输等,为功能纳米纤维的开发以及应用提供了新思路。

(摘编自高分子科技)

纤维素纳米晶还原末端修饰取得新进展

从纤维素资源中提取的纤维素纳米晶(CNC),其超高的比模量比传统聚合物增强填料玻璃纤维高数倍,被广泛用作橡胶基复合材料的增强填料。然而,传统的CNC 改性橡胶复合材料存在一定的缺陷,如较差的填料分散性和界面相容性,或经表面修饰后CNC 结构上的羟基易被屏蔽,无法实现良好的纳米增强效应。

为此,武汉理工大学林宁副教授团队提出纤维素纳米晶(CNC)还原性末端半缩醛定位化学修饰方案,在CNC还原性末端引入了三氮唑以增大分子间的空间位阻,同时结合表面磺酸酯基的静电排斥效应,改善了CNC 在悬浮液中的再分散性;进一步在末端修饰完整保留构建CNC 逾渗网络的氢键驱动力(表面羟基)的基础上,通过高效的巯基-乙烯基Click 型化学反应将末端修饰纳米晶与天然橡胶基质共价耦合,实现了复合体系的反应性增强改性。以含量为10 wt%的末端修饰纤维素纳米晶增强填料为例,复合材料的抗拉强度、杨氏模量和断裂伸长率分别提高了160%、468%和8%。

该工作采用网络模型研究了纳米晶形成的三维逾渗网络,结合橡胶材料双网络模型,系统性地分析和讨论了三种强相互作用的形成、力学增强机理以及对复合材料力学性能的影响。还原性末端修饰纤维素纳米晶反应性增容橡胶基质,协同构建具有显著增强效应的刚性逾渗网络和基质本体交联,充分发挥了纳米晶构建刚性逾渗网络的纳米增强效应,为CNC 改性增强聚合物基复合材料的结构设计和性能调控提供了新的研究思路。

(摘编自武汉理工大学)

高柔性、可拉伸的纳米线超晶格纤维

随着越来越多的无机超细纳米线被合成,它们在光学、电学和磁学中的应用引起了人们广泛的兴趣。常规的无机纳米线纤维通常不可拉伸并且几乎没有弹性,限制了它的实际应用。超细无机纳米线在尺寸结构上与高分子链类似,因此湿纺和静电纺丝已被应用于制造纳米线纤维。迄今为止,通过湿纺已经获得了Bi2S3、金和羟基磷灰石纳米线纤维,并且通过静电纺丝法也已经获得了GdOOH 纳米线纤维,获得的纳米线纤维具有良好的光学或机械性能。但由于缺乏适当的层次结构,到目前为止获得的纳米纤维的可拉伸性和断裂伸长率都很低。

清华大学王训团队受到樱桃树皮中螺旋状纤维素的启发,将这种特性应用于柔性纳米线的制造中。将长度为数百纳米、直径小于1 纳米的GdOOH 纳米线纺丝原液通过湿纺来制造纳米线纤维。在注射应力、剪切力和溶剂交换的影响下,通过控制纺丝原液和凝固浴、流动速率等可以得到有序的弹簧状纳米线结构,从而获得高度可拉伸的柔性纳米线纤维。该纳米线纤维断裂伸长率通常可以达到40%~50%,最高伸长率可达86%。并且该纳米线纤维在缠绕、弯曲和扭曲的情况下都不会产生任何裂缝。通过拉伸试验中的结构转变和同步加速器小角X 射线散射(SAXS)研究得出,纤维中整齐的弹簧状纳米线组装超晶格是产生该特性的主要原因,并且通过添加无机纳米颗粒,能够使该纳米线纤维进一步增强增韧。

(摘编自清华大学)

可有效祛除汗臭的功能性棉织物

流汗是人体在日常活动或者运动过程中出现的正常现象,但满身的汗味不免让人尴尬。因此开发一款能有效祛除汗臭的功能性服装至关重要。近日葡萄牙米尼奥大学的相关研究者开发出一种全新的功能性面料,可以让满是汗臭味的健身服散发出令人愉悦的柠檬香气。

该项研究中提出了两种修饰棉织物的方法。第一种方法是先将从野猪身上提取的蛋白OBP-I 与来自纤维瘤菌FIMI 的CBMN1 融合,然后与棉织物功能化芳香前驱体一起培养,最终制得功能性棉织物。第二种方法是把碳水化合物结合模块CBMN1 与SP-DS3 肽融合,将蛋白质锚定在含有香味的脂质体中,再将功能化的脂质体用于棉织物的整理。

经过一系列性能测试验证,采用两种方式制备的功能性棉织物在与酸性汗液接触时均可以释放出香茅醇(一种带香味的物质)。而且,用蛋白质OBP-I 处理的织物会快速地散发出香味,而脂质体对香味的释放则相对缓慢一些,可以更有效地控制芳香分子的释放。

两种研究方法在织物的芳香整理上都显示出巨大的应用潜力,为未来的功能性织物整理提供了新思路。

(摘编自纺织导报)

IFC又获融资推动新型纺织纤维转化技术

8月15日,RGE Pte 有限公司加入了包括H&M 集团、Virala 和Fortum 在内的投资者团体,帮助粘胶生产商Infinited Fiber Company(IFC)加强其将纺织废料和其他纸浆原料转化为新型纺织纤维的技术。RGE 与IFC 还签署了一项战略合作协议,将这家初创公司的技术商业化。

自2018年初以来,IFC 每年在芬兰埃斯波运营一个50 吨的试点工厂,生产IFC 纤维,用于与H&M、VF Corp.等全球品牌所有者及其制造商进行测试。最近,该公司在芬兰南部的瓦尔基阿科斯基市租赁了生产设施,用于新建一座每年500 吨产能的工厂和客户培训中心,该中心将于2020年初投入商业运营。

IFC 首席执行官佩特里·阿拉瓦(Petri Alava)表示:“RGE 的这笔新投资是公司迄今收到的最大一笔,补充了我们今年4月宣布的与H&M 集团、Virala 和Fortum 的早期合作。很高兴RGE 成为我们的战略合作伙伴,其全球业务经验将加快我们的技术用于大规模制造业的计划,这笔新融资也将扩大我们的纤维生产能力,使公司的系列产品能够在2020年推向市场。

IFC 的技术结合了循环使用的原料和清洁溶剂来生产纤维,其粘胶业务集团包括Sateri 和亚太人造丝,每年使用可再生种植园的原材料生产大约140 万吨粘胶。

(摘译自Infinited Fiber Company/马安冬)

美国INDA 发布非织造布市场预期

8月20日,美国INDA 组织发布2019 非织造布市场预期和见解,以更好地解读全球市场情报,其董事布莱德·卡利尔(Brad Kalil)进行了一场关于趋势推动非织造布创新上升的演讲。

INDA 总裁戴夫·鲁斯(Dave Rousse)表示:“Brad Kalil 已经成为非织造布行业的‘重要资源’,为市场各部门提供最准确、最翔实的产能和生产报告。他的战略和创造性思维与数据相结合为公司做出了良好的决策,帮助我们的行业避免在供应过剩的部门进行不必要的投资,并将投资更多集中到服务不足的领域。”

Brad Kalil 每年4月为INDA 成员编制北美非织造布年度供应报告,对上一年北美的生产能力、生产和贸易流进行审查,并计划在2020年春季增加原材料消耗方面统计。他编制的《北美非织造布行业展望报告》中预测了240 多个市场部门和子部门的需求,并给出了对未来5年产业发展的判断。他还与欧洲著名的非织造布协会EDANA合作发布了《非织造布行业全球展望》报告。此外,他还出版了《市场脉动》季度报告,该报告提供了非织造布整体经济状况的统计数据和评论,并对主要行业的驱动力和批评者进行了更详细的讨论。这些出版物通过分析市场趋势,为非织造布专业人员提供最准确和全面的数据以帮助其作出决策。

(摘译自INDA 官网/马安冬)

德国巴马格最新系统实现聚酰胺高效生产

近日,德国欧瑞康-巴马格公司表示与中国两家纱线制造商各签署了一份订单,为他们预留120 个生产聚酰胺(PA)部分取向纱(POY)的纺纱位置,且所有位置将配备EvoQuench 聚酰胺径向淬火系统。

基于此,两家纱线制造商正为高效生产超细纤维纱线做准备。在聚酯加工中,径向淬火相对于传统的横流淬火而言,其生产方式更加可靠(即更少的纱线断头),可以生产出更优异的产品,并使聚酰胺微纤维的生产效率大大提高。欧瑞康-巴马格公司POY 流程开发主管史蒂芬·福尔斯蒂奇(Stephan Faulstich)表示:“这种方式最终制作出的面料手感非常好,可以选择将其用于运动服装和内衣的生产。”

目前,欧瑞康-巴马格公司是世界上唯一已经运作聚酰胺径向淬火概念的供应商,这对于像浙江、福建等地的锦纶纱生产厂家来说影响很大。欧瑞康-巴马格公司在聚酯市场的卓越表现,预计也将在聚酰胺市场同样有所体现。随着涤纶纱径向淬火技术的引入,高档超细纤维纱的高效生产等成为可能。新系统计划于2021年初开始生产,产出的高端纱线预计将出口到全球。

(摘译自欧瑞康-巴马格公司/马安冬)

迅销集团公开节水牛仔创新技术

近日,日本快时尚巨头优衣库(Uniqlo)的母公司迅销集团(Fast Retailing)正式向公众介绍了集团牛仔服装研发中心(Jeans Innovation Center,以下简称“ JIC”)开发出的最新节水牛仔服装制造技术。

这种技术使用了带有纳米气泡和臭氧洗涤技术的设备,在专业牛仔裤设计师的帮助下,在保证产品质量与水洗效果的同时,极大减少了生产过程中的用水量。与传统制造方式相比,这种创新方法最多能够节约 99% 牛仔裤水洗过程中的用水量,平均能够节约 90% 以上的水洗步骤用水。该技术还使用“生态磨料”取代了传统的浮石磨料,并将激光用于牛仔布做旧工序,减少了因开采浮石和使用有毒化学物质对水源和环境带来的污染。

2018年,迅销集团旗下快时尚品牌优衣库与高端牛仔裤品牌 J Brand 的可持续时尚系列牛仔裤都使用了这种节水环保技术。2020年,集团计划使用这种新型制造方式生产 4000 万条牛仔裤,预计节水 37 亿升,能够灌满 1500 个国际大型游泳赛事的标准泳池。据了解,JIC 与世界领先的面料生产商共同开发面料,研发最尖端的生产技术。随着环保意识的增强,越来越多的消费者开始关注服装产业供应链的透明度,希望服装在制造过程中能够尽可能符合可持续标准。

JIC 首席运营官松原正明(Masaaki Matsubara)表示,牛仔最大的特点就是需要在水洗过程中应用大量的水与化学物质制造一种“旧旧的”慵懒效果。虽然技术创新很艰难,但是他们终于能够在保留人们喜爱的做旧效果的同时,尽量减少使用水资源与化学物质,在保证了牛仔特点的同时,实现了可持续制造。集团创立研究中心的目的就是希望能够使整个牛仔产业实现环保。未来,他们愿意将这种创新技术与其他公司分享。

天猫和日本三菱联手推出黑科技保暖面料

近日,天猫宣布联合日本三菱化学株式会社共同推出了一款黑科技保暖面料,据悉,这款面料被命名为“CELWARM 热粒”,具有轻保暖、抗静电、保形性好、无束缚感、易打理等特点。据合作方三菱化学株式会社所述,面料在纤维结构上进行突破。采用了导电COREBRID 纤维持续向空气中电晕放电,可以最大程度地在轻柔保暖的同时消除秋冬干燥季节产生的静电困扰。

据了解,今年8月面市的首批由此面料设计开发的最新内衣和秋裤款式,覆盖了曼妮芬、猫人、bananain 蕉内、JACK & JONES、VERO MODA、ONLY、SELECTED 等品牌。

保暖内衣是天猫上近年来涌现的新蓝海市场。从天猫搜索和成交情况看,25 岁以下和35 岁以上两大年龄段人群在对保暖内衣功能性上的追求日趋强烈。基于此,天猫方面预测,兼具时尚和保暖功能的保暖衣将在未来几年拥有高速增长的趋势。

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