前沿

美国研发出防弹又隔热的高强度纳米纤维材料

据报道，美国哈佛大学Kevin Kit Parker 课题组研制了一种新型防弹隔热材料，其设计理念是将多孔网状结构和定向纤维相结合，以同时获得隔热和防弹两种性能，克服了传统防护材料设计无法满足多种需求的局限。此项设计可应用于军事、航空航天等领域，具有重要应用价值。

研发人员采用沉浸式旋转喷气纺丝平台合成了一种对位芳纶纤维板。它将对位芳纶纤维沿着气凝胶的机械载荷方向定向排列。定向的对位芳纶纤维可以有效应对机械应力，而孔状的网络结构可以在不损害结构功能的情况下限制热扩散。碎裂测试表明，这种无纺织pAFS（para-Aramid Fiber Sheets）的防弹性能可以与商业防弹纺织品相媲美，同时pAFS 的导热系数很低，与市售的对位芳香聚酰胺相比，其隔热性能提高了20 倍。

沉浸式旋转喷气纺丝平台依靠纺丝喷丝头高速旋转（＞ 1000 rpm）的离心力来合成纳米纤维。将聚对苯二甲酰对苯二甲酰胺-硫酸（PPTA-H2SO4）溶液以连续流动的方式进入喷丝板。聚合物射流撞到旋转的收集板获得实心纤维，镀液会沿着涡流线拉动纤维到收集器上，互连以形成网络，冷冻干燥后即得连续的对位芳纶纤维薄片，通过调整PPTA-H2SO4的浓度、粘度、剪切速率、温度等参数，以调控PPTA-H2SO4的粘弹性，从而获得性能最好的纤维。

为了研究材料的防弹性能，研发人员同美国陆军作战能力发展司令部士兵中心合作，采用模拟子弹进行测试，观察子弹是否穿透材料来评价其防弹能力。随后，作者又将纤维纳米片交叉叠成0°及90°，放在多层织物之间，目测即可发现其很好的防弹效果。进而，研发人员又测试了增加pAFS 的层数，发现可以有效提高其防弹性能。实验表明，两层的防弹能力V50 为525ft/s，五层的防弹V50 为657 ft/s。

为了测试其隔热性能，研发人员将pAFS 纤维板放在600W 的热源上，测试其上表面和下表面的温度，可以看到其加热速率远小于商业纤维。实验测得，pAFS 的绝热系数比商用纤维Twaron 提高了20 倍。为了模拟极端环境下的隔热能力，研发人员将没有涂层保护、有Twaron保护和有pAFS 保护的宇航员模拟人偶暴露在一个350 ℃的热源下，对比其隔热性质。在没有任何保护的情况下，宇航员人偶在5min 内融化；有Twaron 保护的人偶在17min 内融化；而在pAFS 材料保护下，置于高温下的人偶30min 仍未融化，进一步验证了其隔热能力。

（摘编自高分子科学前沿）

新型石墨烯材料可自动降低穿戴者体温

炎炎夏日，解暑神器必不可少。据报道，英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究所利用石墨烯创造性地研发出一种热适应性服装，具备自动降低穿戴者体温的功能。

石墨烯作为一个高导热层，会使织物的面内热扩散率加倍，增强从底部到表面的热传导效率。在这项研究中，科学家利用石墨烯的出色热性能与导电性实现热适应，即控制热辐射，以此达到在炎热的气候中降低体温的效果。除了具有优异的电学性能、极高的导热性、优异的阻隔性能外，石墨烯还具有优异的的韧性，正是由于这一特性，其能够与各类纺织原料（如棉、聚酯纤维等）结合在一起，最终制成衣物。

该团队开发的设备由红外透明聚合物层、多层石墨烯（MLG）、织物分离层和导电织物组成。为了让这种衣服可以符合实际应用，该团队测试了石墨烯在织物上的压缩和洗涤稳定性，结果表明：棉织物上附着的石墨烯片材电阻和红外发射率经过力学和水洗试验，均未出现劣化迹象，显示出该装置具有较高的耐用性和灵活性。随后，该团队发现将离子可逆地插入石墨烯层中，并调节其电学和光学特性，就可以实现自动的热辐射调节。研究人员表示，此次开发的石墨烯制备和转移方法可以很容易地集成到成熟的纺织基础设施中，有望实现大规模生产。

（摘编自学术头条）

基于静电纺丝的柔性太阳能纱线研发成功

有机-无机杂化的钙钛矿材料（MBX3）已经成为光伏领域的研究焦点。随着材料和工艺的进步，钙钛矿太阳能电池（PSC）的能量转换效率（PCE）已经取得了显著的进步。刚性基体的钙钛矿太阳能电池的PCE 最高达到23.7%，的性基体的PCE 达到18.28%，纤维型器件的PCE 达到9.49%。但是PSC 要在商业上得到广泛应用，就必须要耐受水分和温度，以改善其耐久性。如果要把PSC 与智能纺织品相结合，就必须采用的性的纱线作为载体，来增加纤维型器件弯曲和扭转的灵活性。

近日，东华大学“一带一路”先进纤维与低维材料国际联合实验室朱美芳院士团队在太阳能专业期刊《Solar RRL》上发表了团队的相关研究成果。在这项工作中，研究者采用了高的韧性的银纱线作为核心和负极，在负极上浸涂负载一层均匀的聚3-己基噻吩（P3HT），并采用静电纺丝技术，直接以Ag/P3HT 纱为轴心纺出均匀的钙钛矿-PVP 纳米纤维（光活性层），并将[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）-二氧化锡（SnO2）复合材料涂覆在碳纤维纱线上制成阳极，再与钙钛矿纱线缠绕形成完整装置，组装完成后的钙钛矿太阳能纱线表现出了优异的光伏性能以及极佳的重复耐久性。

研究表明，在不同的静电纺丝电压和湿度条件下，静电纺丝是控制PVP 纳米纤维上CH3NH3PbI3晶体尺寸、质量和分布的有效方法。在改进的条件下合成的CH3NH3PbI3-PVP 纳米纤维结构得到优化，光伏性能明显提高，复合纳米纤维也使太阳能纱线具有更好的的韧性和稳定性。此外，静电纺丝作为沉积CH3NH3PbI3-PVP 纳米纤维的方法，保证了太阳能纱线制备的重现性和生产效率。本研究为制备高效且的性、稳定性俱佳的钙钛矿太阳能电池提供了一种新的方法，并有望在可穿戴器件上得到进一步应用。

（摘编自高分子科技）

具有可控表面结构的功能纤维实现大规模制备

微纳结构表面可以赋予材料许多优异的特性，如亲疏水、抗菌、产生结构色等。近日，南洋理工大学魏磊教授团队联合中国科学院工程热物理研究所张挺研究员团队开发了一种在热拉纤维成型的过程中直接压印的工艺——DITD 工艺。该工艺在热拉纤维的同时制备表面微纳结构，从而实现具有微纳结构表面的功能纤维的大规模制备。

据介绍，DITD 工艺是将预制棒在炉子内加热拉伸之后，直接用两个带有预设表面结构的滚轮作为模板，对刚拉制的纤维进行连续压印，使纤维表面形成连续的，与滚轮上表面结构相反的微纳结构。从扫描电镜（SEM）照片可以看出该工艺制作的表面结构质量高，与所用模板的结构完全吻合，并且清晰的衍射花样表明纤维表面的微纳结构呈现良好的周期性。

研究人员对该工艺的热学过程进行了仿真，并展示了纤维表面的温度分布，随后进行了实验验证。结果表明，纤维在与滚轮接触时温度较高，足够进行微纳结构压印，并且纤维与滚轮分离后温度明显下降，从而抑制了由表面张力驱动的回流，保证了较高的结构分辨率。随后，研究人员证实了DITD 工艺的结构分辨率在数十纳米的水平，同时该工艺可以很精确的控制结构深度并具有良好的重复性。

此外，研究人员还制备了带有表面微结构的功能纤维并组装成了摩擦电纳米发电机，与没有表面微结构的器件相比，微结构明显提升了其输出性能，并且在长时间工作下器件性能没有明显变化。进而，研究人员将这种具有微结构的功能纤维编织到商用布料里，从而组装成了多点触摸传感织物，展示了该工艺在可穿戴器件等多种领域的巨大应用潜力。

（摘编自高分子科技）

半液态金属智能复合纤维实现力学性能温控及液相焊接

近日，来自清华大学的刘静教授和张莹莹教授的研究团队联合开发了一种新型液态金属智能复合纤维。不同于传统管道灌注方法制备的液态金属拉伸导电纤维，这种液态金属智能复合纤维将半液态金属材料作为导电涂层，位于智能纤维的最外层。为了充分利用半液态金属材料具有的低熔点、接触润湿的特点，研究人员将半液态金属涂层暴露在最外层，实现智能纤维在固液转换状态下的力学性能调控，以及多组纤维液相焊接使能的电学性能调控。此外，利用智能纤维的可编织特性，研究人员开发出多种功能的液态金属导电纤维织物，展示出其在可穿戴电子领域的应用前景。

此前，该实验室在液态金属智能纤维研究基础上，研究人员为解决液态金属镓铟合金流动性强，难以稳定附着在纤维表面的问题，改进了液态金属智能纤维的制备工艺，使用塑形能力较强的半液态金属材料（Cu-Ga-In）作为纤维导电涂层。这种掺杂固体金属颗粒的半液态金属材料不仅可以在一定时间内稳定维持原有的粘附状态，而且保留了液态金属低熔点、接触润湿的特点。在该研究中，研究人员选用多种天然和人造纤维作为智能纤维的内核，如超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）、天然棉纤维、头发以及聚氨酯（PU）弹性纤维等。此外，为进一步提高半液态金属材料在这些纤维表面的粘附性，研究人员将一种对半液态金属材料粘附性极好的PMA 涂层附着在内核纤维的表面。

由于这些纤维自身具有不同的力学特性，因此使用该方法可制造出具有不同力学性能的导电纤维。例如使用高强度UHMWPE 纤维制作的导电纤维具有超高的抗拉特性，在吊起重物的同时，能够保持稳定的导电特性。此外，由于天然棉纤维具有成本低廉，易于编织的特点，研究人员将以天然棉线作为内核的半液态金属智能纤维进行编织，开发出无线充电线圈和可拉伸网状导电织物等大面积的可穿戴的性电子设备。

不同于将液态金属封装在硅胶管道内的制备策略，将半液态金属暴露在纤维最外层可以实现多根液态金属纤维在低温环境下的自动焊接，并且转化成固态的半液态金属涂层能够为纤维提供力学支撑，并由多根纤维搭建出3D 电路。最后，本研究以PU 弹性纤维作为内核制造出可拉伸导电纤维，并能在300%拉伸状态下保持稳定的电学特性，表现出较高的拉伸性和抗疲劳特性。

（摘编自高分子科学前沿）

帝人Tenax 通过航空系统材料工艺认证

帝人宣布其碳纤维干增强材料Tenax 已通过Spirit 航空系统树脂传递模塑（RTM）工艺的认证。高度自动化的RTM 解决方案结合了Tenax 干增强无卷曲织物（DRNF）和Tenax 编织纤维（DRBF）来形成表皮和加劲剂，同时保持了现有的产品界面，从而可以直接替换所有最终的飞机机翼扰流板组件。

Tenax DRNF 和Tenax DRBF 被开发用于树脂注入和树脂传递成型过程，与传统的高压釜模塑相比，它们可以提供更高的生产率和部件集成度。Tenax DRNF 由成束的碳纤维细丝制成，这些细丝在一个方向上形成多层分布，具体取决于最终组件的结构要求。该织物具有良好的纤维取向性，与常规机织织物相比具有更好的机械性能，并达到了与航空级热固性单向预浸料相当的性能。Tenax DRBF用于扰流板部件结构中，用作空腔填充物，这些材料已通过空中客车专门针对此应用进行的认证。

Tenax DRNF 和Tenax DRBF 的组合达到了Spirit 航空系统飞机部件生产的标准，例如有效的处理能力，生产率和成本效率。空客A320neo 扰流板部件将在苏格兰普雷斯特威克的Spirit 宇航系统公司的一个新建大批量生产工厂中制造。

作为帝人2020-2022年中期管理计划的战略重点之一，公司正在大力加快飞机中到下游应用的开发，例如具有更高强度和更高拉伸模量的经济高效的碳纤维，包括Tenax 干碳纤维材料，碳纤维单向热塑材料（Tenax TPUD）在内的中间材料，碳纤维热塑性加固层压板（Tenax TPCL）和热固性预浸料。展望未来，帝人计划进一步加强其碳纤维及其中间材料业务，成为飞机应用的领先解决方案提供商，目标是到2030年左右该领域的年销售额超过9 亿美元。

（摘编自赛奥碳纤维技术）

迈尔斯推出兼顾舒适与美观的健身T 恤

7月7日，运动服装品牌迈尔斯（Myles）发布了全新的健身T 恤。这款T 恤是Myles 与领先的面料开发者Polartec 合作开发的采用水分管理技术Power Dry®的新产品，具备良好的透气性和休闲外观，弥补了传统健身T恤舒适与美观难以兼顾的缺点。

这款T 恤不仅有棉质手感，而且还有磨毛哑光的后处理工艺和套染的杂色外观，显得比传统的运动衫更为精致。Polartec 技术的核心是其独有的Power Dry®结构，该结构采用双组分编织，具有机械排汗作用和高透气性，能实现快干性能，可延长服装的使用寿命。

Polartec 的Power Dry®技术可将水分从皮肤表面转移到织物外表面，从而实现运动过程中汗液的快速蒸发，达到服装的干燥感。这款T 恤还经过银盐离子处理，能抑制引起异味的细菌的生长。

该产品在Myles 位于美国旧金山的工厂进行缝纫。这款T 恤具有精致的合身款式、平锁接缝袖口、以及成形下摆,可提供更好的运动舒适度与美观性。

（摘译自Polartec/杜宇君）

UMF 与环球化纤合作生产高性能抗菌纤维

7月27日，研究并开发用于预防感染、商业清洁类高性能产品和项目的UMF 高科技纤维公司宣布与美国环球化纤公司建立合作伙伴关系。UMF 将向环球化纤提供其拥有专利技术的可持续抗菌剂——Micrillon®，以将其用于两种高性能纤维的生产中。第一种是超细皮芯纤维；第二种是可分裂的双组分长丝，通常称为细旦纤维或叠层饼状长丝。这两种含有Micrillon®的纤维将转化为各种类型的纱线制成品，如手套、隔离衣、毛巾、窗帘、雨刷或者其他产品。

UMF 首席执行官George Clarke 说：“UMF 多年来一直致力于通过高性能产品、培训和项目来帮助预防感染。各组织和机构意识到防控新冠肺炎疫情的常态化，因此，我们与环球化纤合作制造的创新产品比以往任何时候都更加重要。”

UMF 的Micrillon®是一种可广泛应用的持续性抗菌聚合物添加剂，可以掺入纤维、薄膜的注塑和挤出步骤中并带入氯分子。Micrillon®中的化学物质会在产品所含的生命周期内不断充沛。当细菌和霉菌与Micrillon®表面接触时，它们会被清除。

环球化纤将在其位于美国田纳西州约翰逊市的制造工厂生产Micrillon®双组分纤维以及皮芯纤维，首先是应用于针织手套，此外，还将计划开发用于酒店、医疗保健和住宅应用的其他产品。

（摘译自UMF 公司/杜宇君）

瑞典索达公司OneMore™获得RCS 标准认证

日前，瑞典索达公司的OneMore™根据回收声明标准（RCS）获得了CU 1059293 认证。

RCS 是一项国际性的、自愿性标准，为含有回收材料的产品设定了第三方认证要求。该认证由纺织品交易所（致力于提高纺织工业和纺织品供应链的可持续性的组织）管理。而RCS 的目的就是增加回收材料的使用。

“通过RCS 认证表明正在加工和销售的产品中至少包含5%的回收材料。对索达而言，该认证使公司能够生产和销售拥有RCS 认证的OneMore™，即意味着客户将获得在混合物中添加了再生棉的保证，这些棉是从回收的纺织品中提取的。”索达可持续发展协调员Eva Gustafsson 说。

借助OnceMore™，索达创建了一个独特的解决方案，在该解决方案中，可以将大量用过的棉织物和混纺织物重新用于制造新的服装和纺织品。如今，只有极少的纺织品被重复使用，几乎所有废旧纺织品都被送到垃圾填埋场或焚化场。今后这种情况将会改变，因为索达可以对大量纺织品进行回收利用。公司的长期目标是每年利用25000 吨废弃纺织品。

“在2019年秋季推出OneMore™之后，我们收到了多个品牌和来自纺织品供应链的参与者的咨询。现在，我们希望纺织品供应链上的其他制造商也能效仿，这样基于RCS 认证的服装和其他纺织品很快就能在商店里买到了。”索达生物产品副总裁Johannes Bogren 说道。

（摘译自瑞典索达公司/杜宇君）