南開大學等研獲耐高溫抗極寒“太空海綿”

近日，南開大學化學學院教授陳永勝團隊聯(lián)合美國萊斯大學，研獲了一種新型三維石墨烯材料。該材料有望成為航天裝備制造領域的“太空海綿”，可在4K(約-269℃)深低溫到1273K(約1000℃)高溫區(qū)間保持良好的穩(wěn)定性和高彈性。相關研究結果發(fā)表于《科學進展》。

該材料由無序排列的單層石墨烯片通過共價鍵化學交聯(lián)而構成，在低至液氦溫區(qū)的極端低溫條件下具有與室溫下相同的力學性能，包括高度可回復的超級彈性、不變的楊氏模量、近零泊松比以及出色的抗疲勞性能。通過自主搭建的力學性能測試系統(tǒng)，研究人員精確、系統(tǒng)地測試了在4K～1273K(約-269℃～1000℃)溫度范圍內三維石墨烯材料的各項力學性能。

此外，團隊利用改造的掃描電子顯微鏡和原位變溫樣品臺，獲得了三維石墨烯材料在極端低溫和高溫條件下壓縮—回彈過程中微觀結構的變形特征，并通過理論模型計算驗證，闡明這一新型材料溫度不變性源于石墨烯特有的sp2雜化的二維碳原子平面晶體結構。（來源：紡織科技雜志）

美國研發(fā)新型塑料：能像積木一樣拆解，可完全回收、反復利用

美國研究人員最新設計出一種可高效循環(huán)利用的塑料，能在分子水平上拆解成類似積木的“零件”，反復重新組合成外觀和質地完全不同的產品。

美國能源部下屬勞倫斯伯克利國家實驗室日前發(fā)布的新聞公報說，這種新型塑料名為PDK（聚二酮烯胺），可以完全回收、反復利用。相關論文發(fā)表在新一期英國《自然·化學》雜志上。塑料是大量有機分子單體組成的聚合物。生產塑料制品時，往往需要添加其他物質來實現(xiàn)所需的硬度、彈性、顏色等等。單體分子一旦與添加劑結合就很難分離，導致許多塑料制品難以分解成原料，回收價值很低。新型塑料PDK的特殊之處在于，只要浸泡在酸性較強的溶液中，單體分子與添加劑之間的化學鍵就容易被打斷，分離出原始狀態(tài)的單體材料，再次用于生產，實現(xiàn)“閉環(huán)”利用。這類似于金屬熔化、與雜質分離后，可重新鑄造成任意產品。

目前廢棄塑料制品回收率較低，大部分作為垃圾被填埋或焚燒，甚至直接進入自然環(huán)境。研究人員計劃在PDK塑料的基礎上開發(fā)出不同性質的產品，廣泛用于紡織、3D打印、泡沫塑料等多個領域，取代無法回收的現(xiàn)有塑料，大幅減少對環(huán)境的破壞。（來源：澎湃新聞）

國外推出的“智能”睡衣

美國研究人員已經開發(fā)出一種嵌入自供電傳感器的睡衣，這種睡衣可以在不影響使用者睡眠的情況下連續(xù)監(jiān)測心跳、呼吸和睡眠姿勢等影響睡眠質量的因素，為普通人以及臨床醫(yī)生提供有用的信息，幫助他們改善睡眠模式。

研究人員在2019年春季美國化學學會(ACS)全國會議暨博覽會上展示了他們的研究成果。“我們的智能睡衣攻克了許多技術難點，”領導團隊的Andrew博士說，“我們將傳感元件和便攜式電源整合到日常服裝中，同時保持了服裝的手感、舒適度、功能性和耐用性。作為一件貼身的衣物，我們不能讓電子元件影響使用者的睡眠?！?/p>

該智能睡衣的關鍵技術是一個氣相沉積反應過程。Andrew博士表示：“這種方法是合成一種聚合物，同時將其直接沉積在織物上，形成各種電子元件，最終形成集成傳感器。與大多數(shù)電子可穿戴設備不同的是，蒸汽沉積的電子聚合物薄膜具有良好的耐洗以及耐磨性能，并且能夠承受機械要求很高的紡織加工過程?！?/p>

該智能睡衣被命名為“Phyjama”，它包含5個帶有傳感器的紡織品貼片，這些貼片由鍍銀尼龍線相互連接起來。從貼片中收集的信號被發(fā)送到一個小型電路板，其外觀和功能類似于普通的睡衣紐扣。該紐扣具有內置藍牙發(fā)射器，可將數(shù)據無線發(fā)送到計算機進行分析。貼片中的傳感器分兩種類型，其中4個是壓電式的，它們能檢測到恒定的壓力，比如身體對床的壓力。另一種是摩擦式的，它位于胸部位置，可檢測到壓力的快速變化，提供穿著者的心率和呼吸等信息。

Andrew的團隊已經在志愿者身上測試了這種智能睡衣，并獨立驗證了傳感器的讀數(shù)。他們還申請了Phyjama的專利，該產品預計會在兩年內上市。（來源：紡織導報）

東華大學游正偉教授團隊研發(fā)出可自我修復的多功能防護材料

近日，東華大學纖維材料改性重點國家實驗室游正偉教授團隊在多功能防護材料領域取得重要進展，相關成果以《兼具多重防護性能的仿生材料》（Biomimeticmaterials with multiple protective functionalities, DOI：10.1002/adfm.201901058）為題，發(fā)表于材料學領域權威期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）。

材料在使用過程中，時常受到外力拉伸/壓縮、摩擦、剮擦或穿刺等機械傷害，嚴重影響其使用壽命，甚至散失功能，帶來嚴重的安全隱患。自然界為人們提高材料抵抗外界傷害能力提供了重要啟迪，很多生物組織具有強韌、力學梯度、自修復、熒光等防護性能，使其能夠在惡劣環(huán)境中生存。由于這些防護性能相互獨立，通常由不同化學結構設計而實現(xiàn)，因此現(xiàn)有的防護材料構造技術所實現(xiàn)的防護性能一般比較單一，大大限制了材料的綜合防護性能和應用范圍。

游正偉教授團隊據此提出了利用多反應性基團在一個材料里構筑多重防護性能的新思路，將具有室溫可逆動態(tài)裂解、金屬配位、光解等多重反應性的丁二酮肟氨酯基團引入到聚氨酯材料中，相應地獲得了同時具有強韌、力學梯度、室溫自發(fā)自修復、熒光性能多合一防護材料。基于上述材料，研究團隊構建了一張超級防護膜，該膜展現(xiàn)出了快速的表面劃痕自修復能力、優(yōu)異的抵抗牙簽等尖銳物體穿刺的能力、熒光防偽性能，以及對塑料的無縫貼合能力，該膜潛在應用于電腦、手機、證書等貴重物品的防護。該研究工作初步展現(xiàn)了聚肟氨酯的多重反應性、優(yōu)異的性能和潛在的應用，其還可以進一步深入、衍生，獲得一系列新穎的材料。

同時值得一提的是，本工作涉及的核心原料（丁二酮肟、異氰酸酯）為廉價易得的工業(yè)品，可以通過簡便的一步法構建聚氨酯材料，也可以通過合理的設計引入到其他材料中，研制一系列功能材料，具有廣闊的應用前景。該工作獲得了國家自然科學基金、上海市自然科學基金及學校勵志計劃等項目資助。（來源：東華大學）