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3D打印技術首次讓藻類“變身”柔韌光合材料

據美國《每日科學》網站報道，一個國際研究小組首次使用3D打印機和一種新穎的生物打印技術，將藻類打印成具有韌性和彈性的光合材料，這種材料有望廣泛應用于能源、醫療和時尚領域。相關研究發表于《高級功能材料》雜志。

近年來，科學家認識到，最堅固的材料往往是那些模仿自然物質的材料，因此，將生物細胞置于非生物基質中制成的生物材料越來越受歡迎。在本研究中，由荷蘭代爾夫特大學研究人員主導的國際團隊，用沒有生命的細菌纖維素（由細菌制造并排泄出的有機化合物，擁有許多獨特的力學性能，比如柔韌性、強度和保持形狀的能力）充當打印紙，用活微藻充當墨水，通過3D打印將活藻沉積在細菌纖維素上。

研究人員解釋說，生物（微藻）和非生物（細菌纖維素）成分結合，產生了一種獨特的材料，這種材料擁有藻類的光合特性以及細菌纖維素的柔韌性，也就是說，其既堅韌又有彈性，同時還環保、可生物降解，生產簡單且可擴展。此外，這種材料擁有植物特性，意味著它可以利用光合作用在數周時間里“養活”自己，還可以再生，這些獨特的屬性使其可用于制造人造樹葉、光合皮膚或光合生物服裝等。

人造樹葉是模仿真實樹葉的材料，能利用陽光將水和二氧化碳轉化為氧氣和能量，可以在不利于植物生長的環境，包括外層空間制造可持續能源。目前的大多數人造樹葉用有毒化學方法生產，而新方法制造的人造樹葉則由環保材料制成。這種材料還可以制造用于皮膚移植的光合皮膚，產生的氧氣將有助于傷口修復。

研究人員表示，除用于可持續能源和醫療領域，這些材料也有望改變時尚行業。首先，由藻類制成的生物服裝是可持續生產、可完全生物降解的高質量織物，將解決紡織業目前面臨的環保問題；其次，它們還能通過光合作用去除二氧化碳凈化空氣；最后，它們不需要像傳統服裝那樣經常清洗，能大大減少水的使用。（來源：科技日報）

韓國研發肌肉面料：可舉起約10kg的物品

近日，據韓國KBS報道，韓國機器研究院成功研發出一款“肌肉面料”。這種面料只要貼在衣服上，就能幫助人們花小力氣完成很多事情。

研究小組稱，該“肌肉面料”是用直徑僅為20 μm的形狀記憶合金做成彈簧形態的線后，與普通的紗線材料交織而成。面料的尺寸只有成人手掌那么大，重量僅為6.6 g。

使用“肌肉面料”時，形狀記憶合金會收縮，并在此過程中產生力量，可舉起約10 kg的物品。把該面料貼在胳膊上后舉起啞鈴時，肌肉使用的力量減少一半。在人體模特的腿部貼上“肌肉面料”后，當其收縮時，人體模特便能猛然站起。

據悉，該“肌肉面料”不需要另外的發動機，且重量很輕，價格低廉。預計“肌肉面料”得到普及使用后，將被用于快遞、物流、護理等強度較大的體力勞動或康復訓練等領域。（來源：紡織導報）

東華大學開發出一種用于電致變色人工肌肉的無機半導體紗線

半導體纖維在人機交互、能量轉化等方面有巨大優勢，因此在可穿戴領域受到了廣泛關注。目前的半導體纖維以共軛聚合物材料為主，但其載流子遷移率和力學強度較低，導致無機半導體纖維難以連續化制備。受棉纖維紡紗工藝的啟發，東華大學材料科學與工程學院先進功能材料課題組（AFMG）的研究人員借助多相界面作用力，模仿棉纖維紡紗的梳棉、壓實和加捻工藝，開發了無機半導體納米晶體材料的連續化取向、組裝和加捻新方法，實現了無機半導體紗線的連續化制備。研究人員同時提出以高長徑比的納米帶為結構單元，強化基元相互作用力，提升了半導體紗線的強度。此外，基于雙電層吸/脫附和離子晶格脫嵌耦合機制，構筑了基于無機半導體紗線的電致變色人工肌肉。

因為紗線由高長徑比的無機納米單元組成，在室溫下可以任意彎曲或扭曲，具有良好的柔性。由于載流子凍析效應，半導體紗線插入液氮后電阻提升了4個數量級，但仍然保持了良好的柔性。它的拉伸強度也顯著優于已知的純半導體纖維材料，除此之外，無機半導體紗線也具有靈敏的熱敏與光敏特性。

無機半導體紗線經過三相界面組裝后，紗線內部具有大小不同的孔洞，經過流體加捻后形成致密的納米紗線。與棉線結構相似，無機半導體紗線的微觀結構單元也呈現高度有序的平行排列?；趦灝惖娜嵝耘c力學強度，無機半導體紗線可加捻得到多種螺旋結構紗線，當結構單元組分均為無機材料時，螺旋紗線在極低溫下仍具有優異的可拉伸性能。

通過與碳納米管紗線復合，螺旋紗線可實現在離子液體中的協同電致變色與致動。預計該無機半導體紗線在人工肌肉、偽裝織物等領域將有廣闊的應用前景。（來源：紡織導報）

湖北“紡織智慧”助力“天問一號”登陸火星

5月17日，記者從武漢紡織大學獲悉，該校徐衛林教授帶領團隊研制的“火星探測器耐高溫彈性密封裝置”，為探測器姿態調整提供了重要保障，助力“天問一號”成功登陸火星。該裝置由中國航天科技集團第五研究院委托武漢紡織大學研制。2019年初，徐衛林團隊接到緊急任務，緊急攻關14個月，圓滿完成任務。

徐衛林介紹，探測器在火星表面軟著陸所用的9分鐘被稱為“魔鬼9分鐘”，風險很大、技術難度很高。當探測器拋掉大底和背罩，露出著陸平臺和火星車時，大推力發動機開始工作，探測器觀察地面，尋找最安全的具體著陸地點，此時，巡視器上12臺姿控發動機配合主發動機起到減速和姿態調整作用。

“‘火星探測器耐高溫彈性密封裝置’就裝配在姿控發動機噴口尾管和導流錐管連接處，阻隔、密封姿控發動機噴口產生的1500℃高溫，保障姿控發動機噴口尾管和導流錐管的彈性連接?！毙煨l林說。

這意味著該裝置既需耐超高溫，又要具備良好的彈性。而在此之前，它還要被長期壓縮——12臺姿控發動機在著陸過程中，按照智能化程序設置，根據姿態調整需要，間歇式獨立工作累計時長約2 ～3分鐘，“火星探測器耐高溫彈性密封裝置”材料要能耐受發動機此時1500℃高溫火焰沖刷。同時，該裝置在姿控發動機間歇式工作期間，需要在高溫環境下，彈開壓縮不斷循環交替時始終保持密封。

研制期間，材料選用成為團隊的首要技術難題。當時，市面上不存在經一年長期壓縮后，既耐1500℃高溫火焰短時沖刷，又能保證100%回彈性的材料。

團隊查閱大量文獻，嘗試多種方案和試驗后發現，有機材料均無法滿足此功能，只能選用無機材料，但無機材料在高溫條件下無法保證100%的回彈性。此時，團隊創新性提出將隔熱與彈性功能分離的設計方案，使用特種無機纖維材料與金屬材料復合編織，保證裝置穩定性，同時采用波形彈簧有效解決100%穩定回彈難題，最終達到所要求的技術指標。（來源：科技日報）