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        用于太陽能發(fā)電的纖維集熱器與利用生物發(fā)光的衣服

        2021-11-21 05:53:19侯海燕
        中國纖檢 2021年6期
        關鍵詞:聚光器集熱器紡織品

        文/侯海燕

        人類對能源的渴求是無法滿足的。隨著新型電子產(chǎn)品越來越多,移動能源愈加變得重要。不僅如此,人幾乎總是在移動,因此需要依賴移動電源來為智能手機、平板電腦和筆記本電腦充電。固定的電源插座在未來可能會過時,而移動電源可能來自我們自己的衣服。一種應用于紡織纖維上的新聚合物很快可以成為太陽能收集器,從而為創(chuàng)造新型的移動電源創(chuàng)造了條件。

        瑞士材料實驗室(EMPA)研究人員開發(fā)出一種類似于發(fā)光太陽能聚光器(LMC)的材料,這種材料用紡織纖維做成,因此它被認為是為服裝收集型的移動能源開辟了可能性。LMC早已被用于太陽能工業(yè)。這種發(fā)光材料利用LSC捕捉環(huán)境中的散光,然后將其轉(zhuǎn)化為電能并將其傳輸?shù)叫铍姵?。然而,LSC目前僅能作為剛性部件,不適合用于紡織品,因為它既不靈活,也不能滲透到空氣和水蒸氣中。

        由EMPA的仿生膜和紡織品實驗室專家盧西安諾·博賽爾(Luciano Boesel)領導的跨學科研究小組現(xiàn)已成功地將其中幾種發(fā)光材料結合到一種聚合物上,這種聚合物恰恰避免了LSC的弱點,提供了所需要的柔韌性和透氣性。

        這種新材料是基于兩親性共網(wǎng)(APCNs)聚合物制成的,這些聚合物早已為專家熟知,并且以硅酮—水凝膠隱形眼鏡的形式應用于市場。APCN具有特殊性質(zhì),即存在空氣和水蒸氣的滲透性以及柔韌性和穩(wěn)定性,它有利于提高視覺,并且有特殊的化學性質(zhì)??茖W家將這種聚合物在納米尺度上加入兩種不相容的發(fā)光材料,并讓其相互作用。此外,他們與EMPA其他實驗室如薄膜實驗室和光電池實驗室,以及高纖維實驗室合作,在凝膠體中添加了兩種不同的發(fā)光材料,使其成為一種靈活的太陽能集光器。就像大規(guī)模集熱器一樣,這類發(fā)光材料能捕捉到的光譜比傳統(tǒng)的玻璃光譜要寬得多。這樣一來,新型太陽能聚光器即可應用于紡織纖維,而不會使紡織品變脆,也不容易開裂或以汗液的形式積累水蒸氣。穿在身上的太陽能聚光器為日益增長的能源需求提供了巨大的好處,特別是為便攜式設備提供了能源條件。

        與之同時,瑞典博拉斯大學的一位研究人員斯維塔·利爾(Sweta Lyer)利用生物基研發(fā)出一種發(fā)光的紡織品,它可通過使用生物發(fā)光反應來產(chǎn)生能源。該大學的一位研究人員已證實,發(fā)光紡織品使用生物發(fā)光反應系統(tǒng)來制造。她在博拉斯大學紡織技術領域的博士論文中提及,了解不同生物體內(nèi)存在的生物發(fā)光反應機制和反應體系非常重要,因為這樣才能在紡織品中產(chǎn)生發(fā)光效應。利用生物發(fā)光的紡織品,即用一種生物啟動電流的方法是基于自然界中存在著的特性生物。

        這項研究的旅程始于斯維塔在印度孟買大學物理化學碩士畢業(yè)后,開始同時為幾家紡織公司擔任研究員。這讓她對紡織工藝和服裝加工業(yè)都有了深入的了解。最初引起她興趣的問題是,如何將新型化學物質(zhì)應用于紡織品以實現(xiàn)新的功能。自然界中的生物發(fā)光體及其反應機制在生物學和生物化學中早已有長足的研究,但以前并沒有應用于紡織品。因此斯維塔意識到,這是一個填補紡織研究空白的機會。她的研究采用了生物固化酶和等離子體處理等生態(tài)方法。她認為,傳統(tǒng)的染色和印染方法原則上是有效的,但并不屬于可持續(xù)的節(jié)約型工藝。她因此通過噴墨和印花向人們展示,雖然過去的工藝也可持續(xù),但與環(huán)境的要求相去甚遠。而她攫取生物光源的方式屬于資源節(jié)約型方法并且得到成功的驗證,她的這個理念受到廣泛的歡迎。

        發(fā)光材料在生物醫(yī)學、生物傳感、安全、建筑和美學等領域有著廣泛的應用前景。不僅如此,生物發(fā)光材料還能獲得紫外線保護和抗菌等多種功能。專家認為,一旦上述兩項技術融合,那么智能穿戴的大多數(shù)瓶頸問題均可獲得解決。生物發(fā)光與太陽能集熱器的材料可促使智能穿戴如虎添翼,應用更寬更廣,甚至直接服務于日常電子產(chǎn)品。若這樣,人類的智能穿戴將獲得全方位的提升,為人類造福不再是夢想。

        (據(jù)美國《紡織創(chuàng)新》和高級紡織資源網(wǎng) https://www.innovationintextiles.com/solar-collector-for-energygenerating-clothing/https://www.innovationintextiles.com/solar-collector-for-energy-generating-clothing/https://advancedtextilessource.com/2020/10/26/biobased-products-can-produce-luminescent-textiles/近期資料)

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