化工新型材料

日本積水化學推出概念車展示彩色碳纖維材料

據報道，日本積水化學工業株式會社（Sekisui）創造了一種采用濺射技術處理的彩色碳纖維材料：超薄的離子化金屬顆粒層直接粘合到表面，從而可以制作彩色碳纖維織物。

Sekisui的概念車融合了多種創新產品，可增強舒適性和安全性：用于夾層玻璃的中間膜用于汽車玻璃，可防止發生事故時玻璃滲透或散射，并具有防紫外線功能。除了這些基本功能，積水高性能S-LEC中間膜還具有隔音，隔熱和HUD兼容性，并為乘客提供了更為清晰的重要信息圖像。這些產品有助于提高汽車的舒適性和安全性。Sekisui的概念車采用擋風玻璃HUD和Sekisui的“Luminous PVB”：具有同時照明功能的中間膜，可以在整個擋風玻璃和其他車窗上顯示信息。

Sekisui Color Carbon是概念車中安裝的一款引人注目的產品：這是一種采用濺射技術處理的碳纖維材料。Sekisui創造了一層超薄的離子化金屬顆粒層，該層直接與表面結合，并能夠創造出驚人的彩色碳纖維織物。根據金屬的類型，可以實現各種顏色。這意味著有更多定制選項，同時保留了碳的所有優點而不會降低顏色。積水還提供多種產品，可改善鋰離子電池及其相關電子控制單元的安全性，可靠性和重量特性。這些熱管理材料之一是導熱油脂，它具有高導電性，耐磨性和低脫氣性。Sekisui的熱界面材料是值得改進的，特別是對于環保型車輛而言。另一產品是“Fi-Block”防火材料，可降低電池火勢蔓延的風險。大多數聚氨酯泡沫是易燃的，但積水的Puxflama泡沫具有很高的防火性。Sekisui提供各種塑料，汽車用成型產品和膠帶。Sekisui泡沫產品中的最新發展提供了一定程度的透光性。（日本積水化學官網）

美國研發出可用于陸海空三軍的高性能塑料

據報道，布法羅大學研發出強度是鋼材14倍，質量卻只有鋼材1/8的高性能塑料。該研究由陸軍研究署資助，可用于艦船、直升機、坦克、防彈衣等的防護裝甲。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）具有優異的導熱性能，可將子彈動能快速轉化為熱能。研究人員首先利用二氧化硅納米粒子進一步增強UHMWPE性能，再仿照珍珠母中的碳酸鈣排列方式，將UHMWPE制成具有堅硬外殼和靈活內部支撐的高性能塑料，可在受到沖擊時發生形變，并吸收能量，以抵擋子彈或其他彈丸的沖擊。（中國船舶信息中心）

俄羅斯國家航天集團為高超聲速飛行器研發隔熱材料

據報道，俄羅斯國家航天集團正在為高超聲速飛行器整流罩研發電磁波可穿透的隔熱材料。俄羅斯國家采購網顯示，該集團正在尋找分承包商，研發基于耐熱連續纖維編織體的電磁波可穿透的隔熱材料，用于高超聲速飛行器整流罩。此項科研項目的名稱為“道爾”，2020年9月底完成，撥款3.469億盧布。

此外，俄羅斯國家航天集團還在尋找分承包商，研發在寬溫度范圍內對復合材料進行熱機械試驗的技術（科研項目代號“王后”），以及耐高溫復合材料和新一代瀝青基碳纖維、陶瓷SiC、SiCN纖維增強體生產技術（科研項目代號“突破”—1）。（中國航天系統科學與工程研究院）

木質纖維和蛛絲合成材料可替代塑料

芬蘭研究人員利用木質纖維和蜘蛛絲成分研發出一種新型生物基材料，未來有望用作塑料的替代品。

材料的強度和延展性通常此消彼長不可兼得。芬蘭阿爾托大學研究人員領銜的團隊日前在美國《科學進展》雜志上報告說，他們將木質纖維與人造蜘蛛絲中的絲蛋白黏合在一起，研發出了一種新型生物基材料，具有高強度、高剛度及高柔韌性等特點。研究人員表示，未來這種合成材料可以替代塑料，用于醫療用品的生產以及紡織業和包裝業等。與塑料不同，木質纖維和蜘蛛絲這兩種材料的優點是它們可以生物降解，比較環保。

據介紹，研究團隊首先把樺樹漿分解成細小纖維，并搭建成一個堅硬的纖維網絡，然后再把蜘蛛絲絲蛋白黏合劑滲透到這個網絡中，最終制成了這種新型材料。但研究中使用的蜘蛛絲并不是從蜘蛛網中提取的，而是人造蜘蛛絲，其中的絲蛋白分子化學性質與蜘蛛網中的絲蛋白分子相似。（新華網）

突破40年技術瓶頸 新型人工肌肉材料研發成功

據報道，近日，從東南大學獲悉，該校化學化工學院楊洪教授課題組研制出了一種聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿網絡結構液晶彈性體材料，其具有超強的力學性能，突破了40年來的研究瓶頸，在人造肌肉等領域有廣泛的應用前景。該研究成果于近日發表在國際期刊《美國化學會志》雜志上。

人工肌肉是一種新型智能形狀記憶材料，它能夠通過材料內部結構的改變而伸縮、彎曲、束緊或膨脹。目前，常用的人工肌肉材料有壓電陶瓷、形狀記憶合金、電活性聚合物等。液晶彈性體是一種典型的雙向形狀記憶材料，具有形變大、形變可逆等技術優點，在仿生器件、軟機器人等領域有很好的應用前景。然而，經過長達40年的發展，液晶彈性體研究仍停留在實驗室層面，未實現工業化應用。

楊洪介紹，液晶彈性體40年前就研發出來了，20年前，人們認識到它可以作為人工肌肉的優質材料使用。“液晶彈性體作為最好的雙向形狀記憶材料，形變量大，可以從100cm壓縮到20cm，形變速度也快，這比壓電陶瓷等材料更有優勢。”

但限制其應用的關鍵科學問題是，液晶彈性體在形變過程中產生的應力太小，無法滿足實際應用場景的力學性能需求。楊洪說：“影響應力大小的一個很重要的指數是彈性模量的大小，目前國內外研究的液晶彈性體的形變彈性模量只有一點幾兆帕，如果想用作人工肌肉使用，至少要到10MPa。”

楊洪教授科研團隊另辟蹊徑，采用將聚氨酯液晶彈性體和聚丙烯酸酯液晶熱固體的小分子前體組分混合，再同步交聯的技術途徑，制備了一種聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿網絡結構液晶彈性體材料，其收縮應變、應力、彈性模量分別達到了46%、2.53MPa、10.4MPa，首次全面滿足了液晶彈性體基人造肌肉的力學性能要求，突破了該領域的技術瓶頸。（科技日報）

我國每年產生廢舊紡織品達2 000萬t專家呼吁提高利用率

據報道，我國每年大概產生2 000萬t的廢舊紡織品，怎么進行高值化的廢紡利用成為環保業界關注的重要話題。《中國廢舊紡織品再生利用技術進展白皮書》指出，中國每年消耗的紡織纖維達3 500萬t，每年產生的廢舊紡織品可達2 000萬t。中國再生資源回收利用協會副會長兼秘書長潘永剛認為，未來廢紡市場潛力巨大，政策利好可以期待。

據了解，目前，廢舊紡織品的回收大致分為政府支持的廢舊衣物回收箱模式以及民間組織自發回收、品牌服裝企業自主回收、公益組織回收等模式。中國廢舊紡織品的再生利用率不到20%。

“當前國家大力推動垃圾分類工作，為廢紡的資源化利用提供了更大的契機。”潘永剛說，全國46個垃圾分類重點城市中已有29個城市明確對個人違規投放垃圾行為進行處罰，各地垃圾分類立法進程正不斷加快；同時，一些地方管理部門將廢舊紡織品與廢金屬、廢塑料、廢紙、廢玻璃并列為主要可回收物，明確了分類標準。

“不同的紡織品面料，在回收利用的時候，都可以回收上來，但是怎樣分類、利用，難度非常大。”國家發改委環資司原副司長馬榮介紹說，目前我國的垃圾回收處理行業還存在法律法規不健全、回收模式不清、缺乏有效監管等問題，同時，加強環保的公共意識和教育也有待提高。

“廢紡利用，市場先行”。隨著人們生活水平的提高，廢紡產生量越來越多，一些專家認為廢紡利用要取得發展，后端的商品出口要打通，企業有盈利能力才能生存和發展，環保進程也能更好地與之相應推進。

潘永剛認為，讓廢紡回收利用成為健康產業，需要技術提升、裝備升級、標準完善，更需要在廢紡利用及再生產品的使用上獲得更多的政策支持，推動產業提質增效。

“回收及資源化利用企業要在提高效益的同時減少投入成本，才能推動行業可持續發展。”清華大學環境學院教授劉建國指出，提高產業集聚度、拓展延伸產業鏈和提升再生產品質量，是實現環保領域行業轉型升級的必然選擇。

“改變再生資源回收由市場主導、垃圾運收處理由政府主導的‘二元分治模式是必然要求。”劉建國同時指出，不管是垃圾處理還是再生資源回收，都要從過去一種比較單純的市場行為模式向全民參與、社會共治的方向轉變。（新華網）

二維膜材不用壓力也能凈水

據報道，近日，福州大學教授徐藝軍課題組報道了一種對二維碳化鈦基薄膜微觀結構和表面性質的雙重調控策略，實現了該薄膜在無壓力驅動的條件下，有效去除水體中的多種重金屬離子。

水體中的重金屬離子污染物具有毒性強、遷移率高和非生物降解等特點，如何去除水體中的重金屬離子已經成為全球關注的重要問題。二維材料基薄膜在去除水體中的重金屬離子方面具有廣闊的應用前景，但由于其在形成薄膜過程中容易堆疊形成具有高密度的致密結構，由此得到的膜材料在水凈化應用中通常為壓力驅動的過濾膜。

此外，二維膜材料只能選擇性地吸附特定的重金屬離子，在無壓力驅動的條件下，在一種二維材料基薄膜上實現多種重金屬離子的去除是一個具有挑戰性的課題。

徐藝軍課題組通過在二維碳化鈦組裝成膜過程中，引入還原氧化石墨烯，對其納米片進行插層防止堆疊，從而增加膜材料與水體中重金屬離子的接觸面積。在此基礎上，研究人員對二維碳化鈦基薄膜進一步進行表面羥基化處理，不僅可以有效改善其水潤濕性，而且還可以增強對重金屬離子的吸附和還原作用。

在微觀結構和表面性質優化的協同效應下，二維碳化鈦基薄膜對于水體中的多種重金屬陽離子和重金屬陰離子有明顯的去除作用。此外，回收的二維碳化鈦基薄膜可以進行再生處理，實現循環利用。（中國化工報）

新型碳纖維筋：可替代鋼筋

據報道，近日，上海石化與哈爾濱工業大學等合作開發的新型結構材料碳纖維筋替代鋼筋，在青島某科教園工程項目中成功應用，為碳纖維復合材料在海洋環境下的工程應用拓展了新空間。

碳纖維筋是采用特殊拉擠工藝將碳纖維與樹脂結合制成的形似鋼筋的新型高性能復合材料，具有強度高、質量輕、耐腐蝕等優點。之前在國內外土木工程領域，碳纖維復合材料主要用于加固補強，而碳纖維筋替代鋼筋直接作為筑造本體，由于涉及結構設計、施工質量、制造成本等諸多難題，尚處于起步探索階段。

上海石化與合作單位研制開發的碳纖維筋材料采用上海石化生產的碳纖維。權威部門測試鑒定結果表明，制品的抗拉強度、彈性模量等關鍵指標均優于國家相關規范標準。

據工程人員介紹，由于青島某科教園工程項目緊靠黃海，用碳纖維筋替代鋼筋不但能降低構筑物自重，還增強了混凝土筋結構的耐海洋腐蝕性、耐水泥堿性等，可提高建筑物的耐久性能，降低維護成本，延長使用期限。（中國化工報）

上海打造碳纖維產業生態圈

據報道，從2019浦江創新論壇——碳纖維復合材料產業創新發展高峰論壇上獲悉，在引進新材料產業龍頭企業、科研機構和上下游配套項目的基礎上，上海金山碳纖維復合材料相關產業規模力爭在2035年達到400億～500億元左右，建成具有全球競爭力的碳纖維復合材料研發及產業化示范基地。

上海已在金山建立碳纖維復合材料創新研究院，由金山區政府、上海石化、上海電氣集團、東華大學、中國商飛等9家單位聯合發起成立，將開展前瞻技術與創新應用研究，建設信息服務、設計服務、科研服務、工程服務四個中心，提供產業鏈各環節研發與轉化技術服務，加速“孵化”科研成果和技術產品，通過集聚國內外一流科研團隊，瞄準一批行業急需突破的核心關鍵技術進行“破冰”攻堅，支撐引領碳纖維產業的發展。

上海金山區委書記趙衛星說，上海金山是打響“上海制造”品牌的重要承載區，碳纖維是著力發展的戰略性新興產業之一，將整合長三角產業資源，重點突破碳纖維產業“卡脖子”的關鍵技術，創新下游重點領域的應用。此次最新共有15個相關項目簽約落戶上海金山，其中產業類項目5個，計劃總投資約70億元，包括上海石化年產1.2萬t48K大絲束碳纖維項目，將為下游應用提供充足原料。（新華網）