資訊·前沿

日本納米纖維口罩可重復洗滌百次

據報道，從日本東京工業大學剝離出來的創業公司Zetta，開發出一種無紡布納米纖維材料，這種材料經過清潔劑洗滌100 次后，防護能力依然不會受到影響，該公司正計劃利用這種材料生產口罩。

N95 口罩材料纖維的直徑介于3～5μm，能過濾至少95%空氣懸浮微粒，阻擋小至0.3μm 的微粒。Zetta將商業化生產的無紡布納米纖維稱作Z-Mask，其纖維直徑為0.08～0.4μm，還不到N95 口罩材料纖維直徑的1/10。利用包括分子引力在內的分子間相互作用力，Z-Mask 能阻止小于0.1μm 的微粒，例如新冠病毒。Zetta 將此材料添加到布質口罩上的“濾芯”，其還將與一家廠商合作，生產面向醫護人員、防護能力更高的口罩。

N95 口罩通常利用纖維上的靜電吸引微粒，連續佩戴數小時后，在佩戴者呼出的濕氣影響下，N95 口罩的防護能力會下降。通常情況下，醫護人員必須每天更換數個N95 口罩，這也是N95 口罩供應緊張的一個原因。據Zetta 稱，由于Z-Mask 利用分子引力阻擋病毒，因此，除非纖維斷裂，否則防護能力不會降低。在Zetta 進行的試驗中，即使利用清潔劑洗滌100 次后，Z-Mask 防護能力也不會受到影響。Zetta 稱，Z-Mask 能“捕捉”病毒微粒，因此洗滌不會清除口罩上的病毒，不過口罩上的病毒也不會使人體感感。

Zetta 通過對生產工藝進行改造，使其專用設備生產纖維的速度達到傳統熔噴法的約100 倍。目前，Zetta位于日本松山的工廠每個月能生產160 萬個“濾芯”，其計劃有償向其他公司轉讓生產設備和技術，還計劃向日本口罩廠商銷售Z-Mask 纖維，為醫護人員生產可重復使用的口罩。

（摘編自鳳凰科技）

納米纖維素液晶纖維用于手性光學傳感和先進織物

纖維素納米晶（CNCs）是一種生物質衍生且具有天然屬性的納米棒狀材料，能夠自發組裝成左旋的膽甾型液晶，在信息加密、光學編碼、光學數據存儲等領域有廣泛的應用前景。基于此，復旦大學武培怡教授團隊提出了一種CNCs在原位形成的凝膠鞘中自組裝的方法，可以大規模制備具有連續芯-鞘結構的多層超液晶纖維。該超液晶纖維擁有跨越多個尺度的復雜結構：長程的膽甾型液晶序（納米尺度）、三維拓撲構型——徑向放射狀構型和軸向麥穗狀構型（微觀尺度）、連續的芯-鞘結構（宏觀尺度）。

研究表明，管狀幾何約束，促使CNCs 膽甾型液晶序徑向組織，形成徑向放射狀拓撲構型；管狀幾何內外流速差，驅動CNCs 膽甾型液晶序沿著周線偏移（偏移角7 度），形成軸向麥穗狀拓撲構型；海藻酸鈉和Ca2+在液-液快速凝膠化是超液晶纖維大規模制備的關鍵因素；超液晶纖維對直線偏振光和圓偏振光可同時調控，調控模式為半同步/半異步；超液晶纖維光學外觀有很強的機械響應性，在拉伸和壓縮過程中，光學外觀展現出明顯的變化；在干燥過程中，超液晶纖維的液晶構型具有可編程性，可以按照特定要求隨意定制超液晶纖維的光學外觀；干燥的超液晶纖維具有一定的機械強度和柔韌性，可以任意編織，通過不同的編織方法可實現對信息的儲存，作為先進織物可用于特定身份的識別。

該工作通過一種簡單的微流控技術，以原位形成水凝膠鞘作為保護罩，確保內部CNCs快速、連續地自組裝，形成具有芯-鞘結構的多層超液晶纖維。基于水凝膠鞘內獨特液晶構型，超液晶纖維展現出獨特的光學外觀，可作為一種響應型的纖維狀材料用于手性光學傳感、偏振光加密、先進織物等領域。

（摘編自高分子科技）

納米絲帶構筑生物納米摩擦發電機

為了發揮“納米絲帶”超薄、超韌、高透明等優異性能，東華大學張耀鵬、范蘇娜團隊采用次氯酸鈉/溴化鈉/TEMPO 體系，從蠶絲中剝離出厚度約0.4 nm 的單分子層“納米絲帶”，并將其作為基元，構筑了全絲素基生物納米摩擦發電機。

蠶絲諸多的優異性能與絲素的多級結構相關，尤其是納米尺度、天然絲的原纖結構對其性能有著重要的影響。與再生絲素蛋白相比，采用“自上而下”法直接剝離蠶絲得到的絲素納米纖維保留了天然絲的微觀結構，賦予絲素納米纖維基材料優異的力學性能。通過原子力顯微鏡（AFM）、透射電子顯微鏡（TEM）、同步輻射X 射線衍射等表征，研究人員證明該項研究制備的“納米絲帶”僅為單分子層厚度，主要由天然蠶絲中原生的β-折疊片層、無規線團以及α-螺旋構象構成。

研究人員又進一步分別采用納米絲帶懸浮液和絲素蛋白水溶液為原料，制備了“納米絲帶”膜（SNRF）和再生絲素蛋白膜（RSFF）。通過在SNRF 和RSFF 上培養雪旺細胞，驗證了其優異的生物相容性。利用SNRF和RSFF 作為摩擦層，鎂作為導電層，經過一定后處理的再生絲素蛋白膜（RSFF-p）作為包裹層，制備了生物可降解全絲素基生物納米摩擦發電機。并且通過改變包裹層的后處理方式，可以調節其降解速率。由于兩種絲素膜的結構差異，具有不同的功函數，使得在外力作用下兩種膜接觸后，SNRF 帶有正電，RSFF 帶負電，從而產生電信號。由于“納米絲帶”的特殊結構，該蠶絲器件不僅可降解，而且利用人體微弱脈搏即可驅動發電，實現了可降解植入器件的自供電，展現了其在心臟起搏器等生物電子、人體能源方面的應用潛力。

（摘編自東華生物質材料成型與加工課題組）

中科院在可拉伸自充電織物領域取得新進展

智能可穿戴織物在人體健康監測、人機交互等領域應用越來越廣泛。目前，已經有各種儲能器件和傳感器件可集成在纖維/織物中。但是仍有兩個關鍵問題亟待解決：一是如何給織物電子器件提供可持續的能源供應，同時保持織物本身的柔性；二是在日常生活中，衣物的拉伸是不可避免的，所以還需同時保證儲能器件和能量收集器件的可拉伸性。

近日，中國科學院北京納米能源與系統研究所蒲雄研究員、胡衛國研究員與王中林院士研究團隊在自充電織物領域取得新進展，相關成果發表在國際期刊《ACS Nano》上。文中報道了一種基于可拉伸織物基摩擦納米發電機（Triboelectric Nanogenerators，TENG）和可拉伸織物基微型電容器（microsupercapacitors）的可拉伸、共平面的自充電織物。可拉伸織物發電機可以收集人體運動的機械能（開路電壓：49V；峰值能量密度：94.5mWm-2），并且在拉伸50%的條件下沒有出現明顯的下降。該器件不需要外界提供額外的能量，為電子織物以及可穿戴電子設備提供了廣闊的應用前景。

（摘編自高分子科技）

西克瑪和Hypetex合作推出彩色碳纖維織物

日前，英國碳纖維織物設計與制造專家西克瑪（Sigmatex）公司宣布將與碳纖維著色技術專家Hypetex 公司開展合作，共同開發彩色碳纖維織物。

Sigmatex 和Hypetex 將攜手采用Hypetex 的著色技術為Sigmatex 的定制化sigmaDesign 織物著色，為新老客戶提供彩色碳纖維解決方案。Hypetex 的著色工藝與Sigmatex的個性化編織樣式相結合，在保持織物原有品質性能的基礎上，為業內客戶提供具有附加視覺效果的全新定制化纖維產品。

這是英國復合材料產業供應鏈內部的一次重要合作，強化了雙方在全球復合材料產業的市場地位。Hypetex 公司首席執行官Marc Cohen 在評價此次合作時表示：“此次合作不但使公司提升了生產美觀產品的能力，而且實現了對卓越品質的追求，這使我們能夠為汽車工業和其他行業提供最先進的產品。”Sigmatex 業務經理Steven Powell則表示：“此次合作鞏固了sigmaDesign 產品的市場地位，并使我們有機會對產品進行優化，從而獲得出眾的外觀和性能品質。”

（摘編自中國國際復合材料展覽會）

4 M 碳纖維公司開發單絲直徑9.6μm 的10K 碳纖維

近日，美國4M 碳纖維公司宣布，利用該公司等離子體氧化專利技術生產出一種具有較大單絲直徑的碳纖維，其前軀體為德國Dralon 公司提供的織物級聚丙烯腈（PAN）原絲。

4M 和Dralon 兩家公司共同開發了低成本、織物級PAN 基碳纖維原絲，能夠生產單絲直徑9.6μm 的10K 碳纖維絲束（常用的工業級碳纖維單絲直徑為6～7μm）。4M 公司表示，對原絲進行初步研究發現，碳纖維制造過程中的預氧化停留時間僅需52min，比商用PAN 原絲（小直徑）的傳統氧化方式快得多。該公司表示將繼續對織物級PAN 原絲進行相關研究，以進一步提高材料性能，優化生產工藝。

4M 公司還介紹說，目前，大直徑碳纖維還沒有規模化生產的先例，這主要是由預氧化階段的技術挑戰造成的。如果采用傳統技術對較大單絲直徑的纖維進行氧化處理，需要更長的停留時間，并消耗更多的能量，經濟上并不可行。另外，傳統預氧化過程會引入缺陷，從而導致大直徑碳纖維的性能低于標準水平。基于上述原因，碳纖維生產商一般不提供大直徑商用碳纖維產品。

同時，4M 公司表示，大直徑碳纖維的優勢在于成本低且性能好。較大直徑單絲產品能夠降低從原絲生產到預氧化、碳化全流程的生產成本，這在規模化生產中更容易實現。4M 的預氧化技術結合Dralon 提供的低成本原絲產品，能使碳纖維的總成本明顯下降。

另外，碳纖維以其高拉伸強度而聞名，但在壓縮過程中，與玻璃纖維相比卻表現得不那么優秀。4M 公司表示，大直徑碳纖維的壓縮強度明顯更高，而這一優勢可以使碳纖維獲得更多應用，在風機葉片等現有應用市場的用量也會更大。

（摘編自賽奧碳纖維技術）

東麗開發新型高模碳纖維及熱塑性粒料

5月21日，東麗宣布開發出了適合注塑成型工藝的高拉伸模量碳纖維，以及采用該纖維增強的熱塑性粒料。新產品能夠使結構復雜的輕量化剛性部件生產更為高效，對環境的影響更小，大大提升了成本效益。在未來3年中，東麗計劃圍繞新型纖維和粒料開展研發并推動其商業化。

東麗的TORAYCA?T 系列高強碳纖維被廣泛應用于壓力容器、汽車以及航空航天等領域。2014年，東麗開發出的TORAYCA T1100G 碳纖維，拉伸強度高達7.0 GPa，拉伸模量320 GPa，代表了全球碳纖維技術發展的領先水平。2018年，TORAYCA M40 的商業化進一步拓展了東麗碳纖維在高端體育器械和航空航天領域的應用。M40 碳纖維采用納米尺度結構控制技術，在高壓縮強度和高拉伸強度（5.7 GPa）之間找到了平衡，同時也使拉伸模量達到了377 GPa。但M40 碳纖維單絲直徑僅為5 μm，技術難度使該纖維產能受限，同時其成本也成為了不可忽視的問題。

此次公開的碳纖維產品，是采用TORAYCA MX 系列控制技術，進一步開發生產出的單絲直徑為7μm、內部結構均勻的碳纖維。其彈性模量高達390 GPa，比工業用標準TORAYCA 碳纖維高出70%，性價比也更高。通過傳統模壓工藝成型之后，與普通高拉伸模量復合材料相比，含有新型碳纖維的TORAYCA 熱塑性粒料具有更長的纖維長度。粒料的彎曲模量可達到41 GPa。這一數值與鎂合金的45 GPa相當。同時，粒料的比重僅為1.4，而鎂合金為1.8。采用該粒料經注塑成型工藝生產結構復雜零部件，能夠顯著提高生產率，同時提升零部件的輕量化水平。

（摘編自復材應用技術網）

匹茲堡大學開發抗病毒、耐水洗紡織品涂層

日前，匹茲堡大學斯旺森工程學院的LAMP 實驗室研制出一種紡織涂層，它不僅可以阻擋血液和唾液等液體，還可以防止病毒附著在防護用品的表面。這項研究最近發表在ACS Applied Materials and Interfaces 雜志上。據了解，該涂層與眾不同的是它具有承受超聲波清洗、擦洗和刮擦的能力。目前使用的其他類似涂層，在洗滌或摩擦織物表面后，其對病毒的排斥能力會降低或消除。

LAMP 實驗室負責人之一，工業工程副教授Paul Leu說道：“耐用性非常重要，因為大多數的織物表面處理僅適用于一次性紡織品。鑒于個人防護用品的短缺，這就需要一種可應用于重復使用的醫用紡織品涂層，該涂層可以進行適當的清洗和消毒。”對這種新涂層進行測試后發現，用超聲波進行了數十次清洗，然后使用擦洗墊進行了數千次擦洗，甚至用鋒利的刀片對其進行刮擦。每次測試后，該涂層仍保持防護功效。

研究人員還測試了該涂層對腺病毒株的抵抗力。其選擇了人類腺病毒4 型和7 型，因為它們是急性呼吸道疾病和結膜炎的病因。實驗結果表明，該圖層對腺病毒同樣具有排斥性。這種涂層在醫療保健領域具有廣泛的應用——從醫院的防護服到候診室的椅子，這些物品受益于該涂層抵抗病毒的能力，尤其是像腺病毒那樣容易傳播的病毒。研究人員表示：“腺病毒通常會附著在醫院候診室的物品表面上，導致身處上述環境中的人可能于不經意間被感感，隨后在學校和家庭中迅速傳播。在候診室家具上使用該涂層，將大大減少感感幾率。”

下一步研究人員將測試該涂層對β-冠狀病毒的有效性，例如，引起COVID-19 的β-冠狀病毒。Romanowski 說：“如果經過該涂層處理過的織物能夠抵御β-冠狀病毒，特別是SARS-CoV-2 病毒，那么，個人防護用品、隔離服甚至是衣服則可添加該涂層，從而有效保護醫護人員、普通大眾不受病毒的侵害。”

該涂層目前使用滴鑄法添加在材料上，這是一種用注射器注射溶液浸透材料并進行熱處理以提高穩定性的方法。但是研究人員認為，該材料可以采用噴涂或浸漬方法，以適應面積更大的織物。例如隔離服，并擴大規模以最終實現產業化。

（摘譯自匹茲堡大學斯旺森工程學院Maggie Pavlick/杜宇君）

ITMF 調查顯示：今年全球紡織業營業額預期下降33%

4月16日- 28日，國際紡織制造商聯合會（ITMF）對其成員、下屬公司和協會進行了第三次調查，調查內容是新冠肺炎疫情對全球紡織品價值鏈的影響，特別是對當前訂單和2020年預期營業額的影響。來自世界各地的共計600 家單位參加了這次活動。

全球范圍內，參與調查的企業訂單平均下降了41%。來自東亞地區的企業訂單下降28%，降幅明顯小于其他地區。由此可以預見，首先受到新冠肺炎疫情沖擊的地區，正在從危機中恢復過來，特別是中國和韓國。

全球范圍內，紡織企業2020年的預期營業額與2019年相比將平均下降33%。歐洲企業預計2020年的營業額將僅下降22%。東亞地區企業預計營業額將下降26%。另一方面，東南亞和南亞企業的營業額預期則顯著惡化，這些地區后期受到新冠肺炎疫情的侵襲，因此，營業額受到的不利影響也有所遲滯。與2019年相比，東南亞2020年的預期營業額將下降38%，南亞將下降31%。

（摘譯自ITMF/杜宇君）

Seevix 與亞瑟士利用蜘蛛絲聯合開發體育用品

5月14日，開發和生產合成SVX?蜘蛛絲的Seevix材料科學有限公司宣布——亞瑟士風險投資公司已投資Seevix。Seevix 將和亞瑟士運動科學研究所利用SVX?蜘蛛絲聯合開發體育用品。

SVX?蜘蛛絲是一種具有天然纖維可持續特性的生物蛋白功能絲。SVX?具有天然蜘蛛絲的非凡強度和彈性，同時耐用性好，并且可生物降解。Seevix 公司通過生物模擬技術生產SVX?，該技術基于受控的以發酵為基礎的過程，將以商業規模生產更薄、更輕、更堅韌的產品。

亞瑟士中期管理計劃的核心戰略之一就是“創造差異化創新”。亞瑟士將繼續通過與外部合作伙伴的合作在其產品中引入先進技術以改善可持續性、功能性，并轉向可持續材料，包括生物技術衍生的材料。

亞瑟士致力于為循環經濟作出更多的貢獻，同時創造可顯著改變客戶生活方式和體驗的創新產品、服務以及流程。

（摘譯自Seevix 公司/杜宇君）