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        創(chuàng)新暢想

        2019-07-04 02:58:14
        中國纖檢 2019年6期
        關(guān)鍵詞:睡衣塑料性能

        南開大學(xué)等研獲耐高溫抗極寒“太空海綿”

        近日,南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授陳永勝團(tuán)隊聯(lián)合美國萊斯大學(xué),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(lǐng)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(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

        該材料由無序排列的單層石墨烯片通過共價鍵化學(xué)交聯(lián)而構(gòu)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(xué)性能,包括高度可回復(fù)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(xué)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(nèi)三維石墨烯材料的各項力學(xué)性能。

        此外,團(tuán)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。(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(fù)利用

        美國研究人員最新設(shè)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(fù)重新組合成外觀和質(zhì)地完全不同的產(chǎn)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(fù)利用。相關(guān)論文發(fā)表在新一期英國《自然·化學(xué)》雜志上。塑料是大量有機(jī)分子單體組成的聚合物。生產(chǎn)塑料制品時,往往需要添加其他物質(zhì)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(jié)合就很難分離,導(dǎo)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(qiáng)的溶液中,單體分子與添加劑之間的化學(xué)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(chǎn),實現(xiàn)“閉環(huán)”利用。這類似于金屬熔化、與雜質(zhì)分離后,可重新鑄造成任意產(chǎn)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(jìn)入自然環(huán)境。研究人員計劃在PDK塑料的基礎(chǔ)上開發(fā)出不同性質(zhì)的產(chǎn)品,廣泛用于紡織、3D打印、泡沫塑料等多個領(lǐng)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(jīng)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(zhì)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(xué)學(xué)會(ACS)全國會議暨博覽會上展示了他們的研究成果?!拔覀兊闹悄芩鹿タ肆嗽S多技術(shù)難點(diǎn),”領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)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。”

        該智能睡衣的關(guān)鍵技術(shù)是一個氣相沉積反應(yīng)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(shè)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(jī)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(nèi)置藍(lán)牙發(fā)射器,可將數(shù)據(jù)無線發(fā)送到計算機(jī)進(jìn)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(tuán)隊已經(jīng)在志愿者身上測試了這種智能睡衣,并獨(dú)立驗證了傳感器的讀數(shù)。他們還申請了Phyjama的專利,該產(chǎn)品預(yù)計會在兩年內(nèi)上市。(來源:紡織導(dǎo)報)

        東華大學(xué)游正偉教授團(tuán)隊研發(fā)出可自我修復(fù)的多功能防護(hù)材料

        近日,東華大學(xué)纖維材料改性重點(diǎn)國家實驗室游正偉教授團(tuán)隊在多功能防護(hù)材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,相關(guān)成果以《兼具多重防護(hù)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(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進(jìn)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(jī)械傷害,嚴(yán)重影響其使用壽命,甚至散失功能,帶來嚴(yán)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(qiáng)韌、力學(xué)梯度、自修復(fù)、熒光等防護(hù)性能,使其能夠在惡劣環(huán)境中生存。由于這些防護(hù)性能相互獨(dú)立,通常由不同化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計而實現(xiàn),因此現(xiàn)有的防護(hù)材料構(gòu)造技術(shù)所實現(xiàn)的防護(hù)性能一般比較單一,大大限制了材料的綜合防護(hù)性能和應(yīng)用范圍。

        游正偉教授團(tuán)隊據(jù)此提出了利用多反應(yīng)性基團(tuán)在一個材料里構(gòu)筑多重防護(hù)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(yīng)性的丁二酮肟氨酯基團(tuán)引入到聚氨酯材料中,相應(yīng)地獲得了同時具有強(qiáng)韌、力學(xué)梯度、室溫自發(fā)自修復(fù)、熒光性能多合一防護(hù)材料。基于上述材料,研究團(tuán)隊構(gòu)建了一張超級防護(hù)膜,該膜展現(xiàn)出了快速的表面劃痕自修復(fù)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(yīng)用于電腦、手機(jī)、證書等貴重物品的防護(hù)。該研究工作初步展現(xiàn)了聚肟氨酯的多重反應(yīng)性、優(yōu)異的性能和潛在的應(yīng)用,其還可以進(jìn)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(gòu)建聚氨酯材料,也可以通過合理的設(shè)計引入到其他材料中,研制一系列功能材料,具有廣闊的應(yīng)用前景。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金及學(xué)校勵志計劃等項目資助。(來源:東華大學(xué))

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