简讯

中国科学家研发出可无源制冷的光学超材料织物

华中科技大学武汉光电国家研究中心陶光明教授研究小组与浙江大学马耀光教授团队、中国纺织科学研究院有限公司等多家单位交叉学科联合创新，研发出一种可无源制冷的光学超材料织物，降温效果好，可穿戴性能高，应用前景看好。这一成果日前在线发表在国际权威学术期刊《科学》上。

经严格测试，在无源输入条件下，超材料织物可实现全天低于环境温度2℃～10℃的制冷效果（广州，2020年12月5日-6日）。相较于棉、氨纶、雪纺、麻这一系列同色的商用织物，超材料织物覆盖下的模拟皮肤温度可降低5℃～7℃（广州，2020年11月28日）。相较于市售车罩，超材料织物覆盖下的模拟汽车内部温度可降低27℃（广州，2020年12月7日）。相较于白色棉织物，超材料织物对人体体表降温超过4℃（广州，2020年12月7日）。

陶光明介绍说，研究团队将光学超材料技术与批量纤维制备技术相结合，选用聚乳酸为纤维原料，引入特定波段光学新特性，获得均匀连续的超材料纤维。在此基础上，进一步利用成熟纺纱织造和层压技术，制备出可无源制冷的光学超材料织物。

此外，超材料织物还具备低成本、绿色环保、可产业化等优势，对实现高效的户外个人热管理、推动智能纺织品的产业化技术开发及应用具有重要意义，顺应全球绿色低碳发展潮流。（来源：新华网）

一种具有防病毒效果的超柔性网笼结构纳米纤维气凝胶

新冠肺炎疫情的暴发使人们更加注重个人防护。纤维过滤材料（如医用口罩、空调滤芯等）是日常防护必不可少的重要装备，可有效拦截空气中的污染物。然而，现有的纤维类空气过滤材料多为微米纤维毡，其纤维直径粗、孔径大的缺陷使得过滤效率低，难以满足实际应用中对病毒等微小物质的拦截，且该材料通常不具备杀菌杀病毒功能，拦截的微生物会进一步繁殖生长，极易引发更严重的二次感染。因此，亟须开发具有抗菌抗病毒功能的纳米纤维过滤材料。

近日，东华大学俞建勇院士及丁彬研究员带领的纳米纤维研究团队报道了一种超柔性网笼结构纳米纤维气凝胶。通过在SiO2纳米纤维/硅烷溶胶/卤胺改性剂的分散液中进一步引入细菌纤维素（BC）纳米纤维，经冷冻干燥后，BC纤维在SiO2纤维框架上形成二级精细网络，从而构成了纤维网笼结构，在抗菌抗病毒空气过滤材料领域极具应用潜力。

在实际应用过程中，当被污染的空气通过氯化处理后的气凝胶时，纳米纤维网笼结构将对污染物起到拦截作用，尤其是BC精细网络会拦截细菌、病毒和微小颗粒物质，纤维网笼上的卤胺抗菌剂活性位点将释放氯正离子以彻底杀灭拦截的微生物，从而避免二次污染。与此同时，气凝胶N—Cl键释放的氯也会被消耗而变为N—H键，当气凝胶再次被氯化时，纤维网络上的N—H键可重新氯化成N—Cl键，实现杀菌杀病毒性能的循环再生。该材料的制备为开发新一代抗菌抗病毒空气过滤材料提供了新思路。（来源：纺织导报）

机敏变色材料 助衣服颜色实现“七十二变”

纺织材料之所以能像“变色龙”一样善变，其奥秘主要来自机敏变色材料。外界环境因素的变化，诱导变色材料的分子结构产生重排、开环闭环、互变异构等作用，导致分子结构中的共轭体系发生变化，从而在表观上使材料的颜色发生改变。因机敏变色材料不同，智能变色纺织材料主要可分为光致变色纺织材料和热致变色纺织材料。

与大多数处于研发阶段的变色材料不同，智能变色纺织材料目前应用前景最为广泛，且部分材料已经产业化并出现在日常生活中。天津工业大学纺织科学与工程学院教授马晓光表示，智能变色纺织材料具有独特的智能可逆变色特性，在保持纺织制品基础功能的同时，将功能、时尚等融为一体，深受市场青睐。

“顾名思义，智能变色纺织材料（变色纤维/织物）是一种能对外界环境因素的变化作出响应的智能纺织品。”马晓光介绍，将变色材料添加到纺织材料上，纺织材料的颜色会在受到光源、温度等外界环境因素刺激后，发生可逆性变化，从而营造出绚丽多彩的视觉效果。

研发制备智能变色纺织材料并不是把机敏变色材料和纺织材料做个简单的1+1=2的加法，将机敏变色材料与纺织材料结合的方法，有夹层法、浸渍法、涂层法、交联法、微胶囊法、填充纤维法、纤维接枝法、成纤法等多种技术路线及相应的加工工艺。

“纺织品的可逆变色特性取决于机敏变色材料的变色性能。而机敏变色材料的性能又与技术路线的选择和加工工艺的水平有关。”马晓光表示，目前这几种结合方式各有利弊。比如浸渍法是将织物浸渍在由机敏材料制成的分散液中，使机敏材料吸附在织物上。这种方法虽然简单易操作，但产品牢度较差、不耐洗，一般仅供一次性使用；填充纤维法是将机敏材料填充到中空纤维之中，再纺织制成智能织物。这种制备方法可保持较高的智能变色效果，但填充工艺复杂、成本高，给实际生产带来一定困难。（来源：科技日报）

可穿戴设备又上新 电池“织”成的衣服来了

出门不需要带充电器和充电宝，通过身上穿的衣服，就可以对手机进行无线充电——听起来像科幻片的这一场景，正在逐步成为现实。

这正是复旦大学高分子科学系彭慧胜团队的研究方向之一。近日，团队通过系统揭示纤维锂离子电池内阻随长度变化的规律，有效解决了聚合物复合活性材料和纤维电极界面稳定性难题，连续构建出兼具良好安全性和综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池。

相关研究成果以《高性能纤维锂离子电池的规模化构建》为题，发表于《自然》杂志主刊。审稿人评价这项工作是“储能领域和可穿戴技术领域的里程碑研究”和“柔性电子领域的一个里程碑”。该研究得到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委等项目支持。

团队研发出了高效负载纤维锂离子电池活性材料的连续化方法，通过调控正负极活性材料组分和黏附力，有效解决了聚合物复合活性材料与导电纤维集流体的界面稳定性难题，并自主设计和建立了面向纤维锂离子电池连续构建的标准化装置，实现了活性材料在千米级光滑纤维表面的高效负载和精准控制，获得到了高负载量、涂覆均匀和容量高度匹配的正、负极纤维电极材料。团队进一步将正极纤维和包覆高分子隔膜的负极纤维进行缠绕组装，并进行有效的封装和电解液注入，最终实现了高性能纤维聚合物锂离子电池的连续化制备。所制得的纤维电池容量随长度线性增加，显示该构建路线具有良好的可靠性。

今年3月，复旦大学彭慧胜、陈培宁的团队论文《大面积显示织物及其功能集成系统》发表于《自然》杂志主刊，他们自主研发的全柔性织物显示系统，可紧贴人体不规则轮廓，像普通织物一样轻薄透气，确保良好的穿着舒适度。

该纤维锂聚合物离子电池表现出了良好的综合性能，显示了广阔的应用前景。长度为1m的电池可以为智能手机、手环、心率监测仪、血氧仪等可穿戴电子设备长时间连续有效供电；纤维锂离子电池还具有良好的循环稳定性，循环500圈后，电池的容量保持率仍然达到90.5%，库伦效率为99.8%；在曲率半径为1cm的情况下，将纤维锂离子电池弯折10万次后，其容量保持率仍大于80%；甚至在重复水洗、挤压等严苛环境下也可以保持较为稳定的电化学性能。进一步通过纺织方法，团队已经获得了高性能的大面积电池织物。

“可穿戴纤维锂离子电池的很多功能已经实现，但对于真正的推广普及来说，依然任重道远。”彭慧胜说。（来源：科技日报）