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资讯·前沿

2020-06-22

纺织科学研究 2020年6期

日本纳米纤维口罩可重复洗涤百次

据报道，从日本东京工业大学剥离出来的创业公司Zetta，开发出一种无纺布纳米纤维材料，这种材料经过清洁剂洗涤100 次后，防护能力依然不会受到影响，该公司正计划利用这种材料生产口罩。

N95 口罩材料纤维的直径介于3～5μm，能过滤至少95%空气悬浮微粒，阻挡小至0.3μm 的微粒。Zetta将商业化生产的无纺布纳米纤维称作Z-Mask，其纤维直径为0.08～0.4μm，还不到N95 口罩材料纤维直径的1/10。利用包括分子引力在内的分子间相互作用力，Z-Mask 能阻止小于0.1μm 的微粒，例如新冠病毒。Zetta 将此材料添加到布质口罩上的“滤芯”，其还将与一家厂商合作，生产面向医护人员、防护能力更高的口罩。

N95 口罩通常利用纤维上的静电吸引微粒，连续佩戴数小时后，在佩戴者呼出的湿气影响下，N95 口罩的防护能力会下降。通常情况下，医护人员必须每天更换数个N95 口罩，这也是N95 口罩供应紧张的一个原因。据Zetta 称，由于Z-Mask 利用分子引力阻挡病毒，因此，除非纤维断裂，否则防护能力不会降低。在Zetta 进行的试验中，即使利用清洁剂洗涤100 次后，Z-Mask 防护能力也不会受到影响。Zetta 称，Z-Mask 能“捕捉”病毒微粒，因此洗涤不会清除口罩上的病毒，不过口罩上的病毒也不会使人体感感。

Zetta 通过对生产工艺进行改造，使其专用设备生产纤维的速度达到传统熔喷法的约100 倍。目前，Zetta位于日本松山的工厂每个月能生产160 万个“滤芯”，其计划有偿向其他公司转让生产设备和技术，还计划向日本口罩厂商销售Z-Mask 纤维，为医护人员生产可重复使用的口罩。

（摘编自凤凰科技）

纳米纤维素液晶纤维用于手性光学传感和先进织物

纤维素纳米晶（CNCs）是一种生物质衍生且具有天然属性的纳米棒状材料，能够自发组装成左旋的胆甾型液晶，在信息加密、光学编码、光学数据存储等领域有广泛的应用前景。基于此，复旦大学武培怡教授团队提出了一种CNCs在原位形成的凝胶鞘中自组装的方法，可以大规模制备具有连续芯-鞘结构的多层超液晶纤维。该超液晶纤维拥有跨越多个尺度的复杂结构：长程的胆甾型液晶序（纳米尺度）、三维拓扑构型——径向放射状构型和轴向麦穗状构型（微观尺度）、连续的芯-鞘结构（宏观尺度）。

研究表明，管状几何约束，促使CNCs 胆甾型液晶序径向组织，形成径向放射状拓扑构型；管状几何内外流速差，驱动CNCs 胆甾型液晶序沿着周线偏移（偏移角7 度），形成轴向麦穗状拓扑构型；海藻酸钠和Ca2+在液-液快速凝胶化是超液晶纤维大规模制备的关键因素；超液晶纤维对直线偏振光和圆偏振光可同时调控，调控模式为半同步/半异步；超液晶纤维光学外观有很强的机械响应性，在拉伸和压缩过程中，光学外观展现出明显的变化；在干燥过程中，超液晶纤维的液晶构型具有可编程性，可以按照特定要求随意定制超液晶纤维的光学外观；干燥的超液晶纤维具有一定的机械强度和柔韧性，可以任意编织，通过不同的编织方法可实现对信息的储存，作为先进织物可用于特定身份的识别。

该工作通过一种简单的微流控技术，以原位形成水凝胶鞘作为保护罩，确保内部CNCs快速、连续地自组装，形成具有芯-鞘结构的多层超液晶纤维。基于水凝胶鞘内独特液晶构型，超液晶纤维展现出独特的光学外观，可作为一种响应型的纤维状材料用于手性光学传感、偏振光加密、先进织物等领域。

（摘编自高分子科技）

纳米丝带构筑生物纳米摩擦发电机

为了发挥“纳米丝带”超薄、超韧、高透明等优异性能，东华大学张耀鹏、范苏娜团队采用次氯酸钠/溴化钠/TEMPO 体系，从蚕丝中剥离出厚度约0.4 nm 的单分子层“纳米丝带”，并将其作为基元，构筑了全丝素基生物纳米摩擦发电机。

蚕丝诸多的优异性能与丝素的多级结构相关，尤其是纳米尺度、天然丝的原纤结构对其性能有着重要的影响。与再生丝素蛋白相比，采用“自上而下”法直接剥离蚕丝得到的丝素纳米纤维保留了天然丝的微观结构，赋予丝素纳米纤维基材料优异的力学性能。通过原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）、同步辐射X 射线衍射等表征，研究人员证明该项研究制备的“纳米丝带”仅为单分子层厚度，主要由天然蚕丝中原生的β-折叠片层、无规线团以及α-螺旋构象构成。

研究人员又进一步分别采用纳米丝带悬浮液和丝素蛋白水溶液为原料，制备了“纳米丝带”膜（SNRF）和再生丝素蛋白膜（RSFF）。通过在SNRF 和RSFF 上培养雪旺细胞，验证了其优异的生物相容性。利用SNRF和RSFF 作为摩擦层，镁作为导电层，经过一定后处理的再生丝素蛋白膜（RSFF-p）作为包裹层，制备了生物可降解全丝素基生物纳米摩擦发电机。并且通过改变包裹层的后处理方式，可以调节其降解速率。由于两种丝素膜的结构差异，具有不同的功函数，使得在外力作用下两种膜接触后，SNRF 带有正电，RSFF 带负电，从而产生电信号。由于“纳米丝带”的特殊结构，该蚕丝器件不仅可降解，而且利用人体微弱脉搏即可驱动发电，实现了可降解植入器件的自供电，展现了其在心脏起搏器等生物电子、人体能源方面的应用潜力。

（摘编自东华生物质材料成型与加工课题组）

中科院在可拉伸自充电织物领域取得新进展

智能可穿戴织物在人体健康监测、人机交互等领域应用越来越广泛。目前，已经有各种储能器件和传感器件可集成在纤维/织物中。但是仍有两个关键问题亟待解决：一是如何给织物电子器件提供可持续的能源供应，同时保持织物本身的柔性；二是在日常生活中，衣物的拉伸是不可避免的，所以还需同时保证储能器件和能量收集器件的可拉伸性。

近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所蒲雄研究员、胡卫国研究员与王中林院士研究团队在自充电织物领域取得新进展，相关成果发表在国际期刊《ACS Nano》上。文中报道了一种基于可拉伸织物基摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerators，TENG）和可拉伸织物基微型电容器（microsupercapacitors）的可拉伸、共平面的自充电织物。可拉伸织物发电机可以收集人体运动的机械能（开路电压：49V；峰值能量密度：94.5mWm-2），并且在拉伸50%的条件下没有出现明显的下降。该器件不需要外界提供额外的能量，为电子织物以及可穿戴电子设备提供了广阔的应用前景。

（摘编自高分子科技）

西克玛和Hypetex合作推出彩色碳纤维织物

日前，英国碳纤维织物设计与制造专家西克玛（Sigmatex）公司宣布将与碳纤维着色技术专家Hypetex 公司开展合作，共同开发彩色碳纤维织物。

Sigmatex 和Hypetex 将携手采用Hypetex 的着色技术为Sigmatex 的定制化sigmaDesign 织物着色，为新老客户提供彩色碳纤维解决方案。Hypetex 的着色工艺与Sigmatex的个性化编织样式相结合，在保持织物原有品质性能的基础上，为业内客户提供具有附加视觉效果的全新定制化纤维产品。

这是英国复合材料产业供应链内部的一次重要合作，强化了双方在全球复合材料产业的市场地位。Hypetex 公司首席执行官Marc Cohen 在评价此次合作时表示：“此次合作不但使公司提升了生产美观产品的能力，而且实现了对卓越品质的追求，这使我们能够为汽车工业和其他行业提供最先进的产品。”Sigmatex 业务经理Steven Powell则表示：“此次合作巩固了sigmaDesign 产品的市场地位，并使我们有机会对产品进行优化，从而获得出众的外观和性能品质。”

（摘编自中国国际复合材料展览会）

4 M 碳纤维公司开发单丝直径9.6μm 的10K 碳纤维

近日，美国4M 碳纤维公司宣布，利用该公司等离子体氧化专利技术生产出一种具有较大单丝直径的碳纤维，其前躯体为德国Dralon 公司提供的织物级聚丙烯腈（PAN）原丝。

4M 和Dralon 两家公司共同开发了低成本、织物级PAN 基碳纤维原丝，能够生产单丝直径9.6μm 的10K 碳纤维丝束（常用的工业级碳纤维单丝直径为6～7μm）。4M 公司表示，对原丝进行初步研究发现，碳纤维制造过程中的预氧化停留时间仅需52min，比商用PAN 原丝（小直径）的传统氧化方式快得多。该公司表示将继续对织物级PAN 原丝进行相关研究，以进一步提高材料性能，优化生产工艺。

4M 公司还介绍说，目前，大直径碳纤维还没有规模化生产的先例，这主要是由预氧化阶段的技术挑战造成的。如果采用传统技术对较大单丝直径的纤维进行氧化处理，需要更长的停留时间，并消耗更多的能量，经济上并不可行。另外，传统预氧化过程会引入缺陷，从而导致大直径碳纤维的性能低于标准水平。基于上述原因，碳纤维生产商一般不提供大直径商用碳纤维产品。

同时，4M 公司表示，大直径碳纤维的优势在于成本低且性能好。较大直径单丝产品能够降低从原丝生产到预氧化、碳化全流程的生产成本，这在规模化生产中更容易实现。4M 的预氧化技术结合Dralon 提供的低成本原丝产品，能使碳纤维的总成本明显下降。

另外，碳纤维以其高拉伸强度而闻名，但在压缩过程中，与玻璃纤维相比却表现得不那么优秀。4M 公司表示，大直径碳纤维的压缩强度明显更高，而这一优势可以使碳纤维获得更多应用，在风机叶片等现有应用市场的用量也会更大。

（摘编自赛奥碳纤维技术）

东丽开发新型高模碳纤维及热塑性粒料

5月21日，东丽宣布开发出了适合注塑成型工艺的高拉伸模量碳纤维，以及采用该纤维增强的热塑性粒料。新产品能够使结构复杂的轻量化刚性部件生产更为高效，对环境的影响更小，大大提升了成本效益。在未来3年中，东丽计划围绕新型纤维和粒料开展研发并推动其商业化。

东丽的TORAYCA®T 系列高强碳纤维被广泛应用于压力容器、汽车以及航空航天等领域。2014年，东丽开发出的TORAYCA T1100G 碳纤维，拉伸强度高达7.0 GPa，拉伸模量320 GPa，代表了全球碳纤维技术发展的领先水平。2018年，TORAYCA M40 的商业化进一步拓展了东丽碳纤维在高端体育器械和航空航天领域的应用。M40 碳纤维采用纳米尺度结构控制技术，在高压缩强度和高拉伸强度（5.7 GPa）之间找到了平衡，同时也使拉伸模量达到了377 GPa。但M40 碳纤维单丝直径仅为5 μm，技术难度使该纤维产能受限，同时其成本也成为了不可忽视的问题。

此次公开的碳纤维产品，是采用TORAYCA MX 系列控制技术，进一步开发生产出的单丝直径为7μm、内部结构均匀的碳纤维。其弹性模量高达390 GPa，比工业用标准TORAYCA 碳纤维高出70%，性价比也更高。通过传统模压工艺成型之后，与普通高拉伸模量复合材料相比，含有新型碳纤维的TORAYCA 热塑性粒料具有更长的纤维长度。粒料的弯曲模量可达到41 GPa。这一数值与镁合金的45 GPa相当。同时，粒料的比重仅为1.4，而镁合金为1.8。采用该粒料经注塑成型工艺生产结构复杂零部件，能够显著提高生产率，同时提升零部件的轻量化水平。

（摘编自复材应用技术网）

匹兹堡大学开发抗病毒、耐水洗纺织品涂层

日前，匹兹堡大学斯旺森工程学院的LAMP 实验室研制出一种纺织涂层，它不仅可以阻挡血液和唾液等液体，还可以防止病毒附着在防护用品的表面。这项研究最近发表在ACS Applied Materials and Interfaces 杂志上。据了解，该涂层与众不同的是它具有承受超声波清洗、擦洗和刮擦的能力。目前使用的其他类似涂层，在洗涤或摩擦织物表面后，其对病毒的排斥能力会降低或消除。

LAMP 实验室负责人之一，工业工程副教授Paul Leu说道：“耐用性非常重要，因为大多数的织物表面处理仅适用于一次性纺织品。鉴于个人防护用品的短缺，这就需要一种可应用于重复使用的医用纺织品涂层，该涂层可以进行适当的清洗和消毒。”对这种新涂层进行测试后发现，用超声波进行了数十次清洗，然后使用擦洗垫进行了数千次擦洗，甚至用锋利的刀片对其进行刮擦。每次测试后，该涂层仍保持防护功效。

研究人员还测试了该涂层对腺病毒株的抵抗力。其选择了人类腺病毒4 型和7 型，因为它们是急性呼吸道疾病和结膜炎的病因。实验结果表明，该图层对腺病毒同样具有排斥性。这种涂层在医疗保健领域具有广泛的应用——从医院的防护服到候诊室的椅子，这些物品受益于该涂层抵抗病毒的能力，尤其是像腺病毒那样容易传播的病毒。研究人员表示：“腺病毒通常会附着在医院候诊室的物品表面上，导致身处上述环境中的人可能于不经意间被感感，随后在学校和家庭中迅速传播。在候诊室家具上使用该涂层，将大大减少感感几率。”

下一步研究人员将测试该涂层对β-冠状病毒的有效性，例如，引起COVID-19 的β-冠状病毒。Romanowski 说：“如果经过该涂层处理过的织物能够抵御β-冠状病毒，特别是SARS-CoV-2 病毒，那么，个人防护用品、隔离服甚至是衣服则可添加该涂层，从而有效保护医护人员、普通大众不受病毒的侵害。”

该涂层目前使用滴铸法添加在材料上，这是一种用注射器注射溶液浸透材料并进行热处理以提高稳定性的方法。但是研究人员认为，该材料可以采用喷涂或浸渍方法，以适应面积更大的织物。例如隔离服，并扩大规模以最终实现产业化。

（摘译自匹兹堡大学斯旺森工程学院Maggie Pavlick/杜宇君）

ITMF 调查显示：今年全球纺织业营业额预期下降33%

4月16日- 28日，国际纺织制造商联合会（ITMF）对其成员、下属公司和协会进行了第三次调查，调查内容是新冠肺炎疫情对全球纺织品价值链的影响，特别是对当前订单和2020年预期营业额的影响。来自世界各地的共计600 家单位参加了这次活动。

全球范围内，参与调查的企业订单平均下降了41%。来自东亚地区的企业订单下降28%，降幅明显小于其他地区。由此可以预见，首先受到新冠肺炎疫情冲击的地区，正在从危机中恢复过来，特别是中国和韩国。

全球范围内，纺织企业2020年的预期营业额与2019年相比将平均下降33%。欧洲企业预计2020年的营业额将仅下降22%。东亚地区企业预计营业额将下降26%。另一方面，东南亚和南亚企业的营业额预期则显著恶化，这些地区后期受到新冠肺炎疫情的侵袭，因此，营业额受到的不利影响也有所迟滞。与2019年相比，东南亚2020年的预期营业额将下降38%，南亚将下降31%。

（摘译自ITMF/杜宇君）