添加少量石墨烯可大幅提高碳纖維強(qiáng)度

據(jù)報(bào)道，美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)Xiaodong Li、Adri C.T.van Duin 教授研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合賓夕法尼亞州立大學(xué)Leonid V.Zhigilei 教授研究團(tuán)隊(duì)，共同發(fā)現(xiàn)加入0.075 wt%的機(jī)械剝離石墨烯可以使碳纖維的拉升強(qiáng)度和楊氏模量分別提高225 %和184 %。

研究人員將不同含量的機(jī)械剝離石墨烯分散在PAN（聚丙烯腈）/DMSO（二甲基亞砜）溶液中，通過濕法紡絲得到PAN/石墨烯復(fù)合纖維；然后經(jīng)過預(yù)氧化-碳化-石墨化的高溫處理后得到CF/石墨烯復(fù)合碳纖維。復(fù)合碳纖維的拉伸測(cè)試結(jié)果表明，加入少量的石墨烯后，碳纖維在保持?jǐn)嗔焉扉L(zhǎng)率的同時(shí)，可以大幅度提高拉伸強(qiáng)度和楊氏模量：原始碳纖維的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別為589 MPa 和82 GPa，加入0.075 wt%的石墨烯后，復(fù)合碳纖維的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別為1916 MPa 和233 GPa，相對(duì)于原始碳纖維分別提高了225%和184%。復(fù)合碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果表明，石墨烯的引入減小了碳纖維內(nèi)部的孔洞/缺陷尺寸，提高了其完整度。

添加了0.1wt%石墨烯的復(fù)合碳纖維規(guī)整度更高，但是拉伸結(jié)果顯示其強(qiáng)度和模量均低于含0.075wt%的復(fù)合碳纖維，這是因?yàn)殡m然高含量的石墨烯有利于提高纖維規(guī)整度以及減少纖維的軸向裂紋，但是會(huì)大幅度增加纖維的縱向球形納米缺陷，這會(huì)降低纖維的機(jī)械強(qiáng)度。

進(jìn)而，通過對(duì)各種石墨烯含量復(fù)合碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀機(jī)械性能進(jìn)行表征和分析，以及結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)微量石墨烯對(duì)碳纖維機(jī)械強(qiáng)度的提高源于以下3 個(gè)因素：石墨烯減小了碳纖維內(nèi)部的孔洞/缺陷尺寸，提高了其完整度；石墨烯優(yōu)化了碳纖維前驅(qū)體聚丙烯腈纖維分子鏈的排列；石墨烯可以提高碳纖維本體的機(jī)械強(qiáng)度。

（摘編自高分子科學(xué)前沿）

碳納米管/納米纖維復(fù)合螺旋紗線用于超彈可拉伸導(dǎo)線

近日，北京航空航天大學(xué)教授趙勇、副教授王女和中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員蘇業(yè)旺合作，通過設(shè)計(jì)具有多尺度螺旋結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電材料（碳納米管CNTs）/聚合物（聚氨酯PU）復(fù)合材料，構(gòu)筑了超彈、大應(yīng)變可回復(fù)且穩(wěn)定性好的一維螺旋纖維。該研究從理論和實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了微/納米多尺度結(jié)構(gòu)耦合作用對(duì)材料力學(xué)性能的增強(qiáng)效應(yīng)。由于其具有的超可拉伸性能，制備成本低，普適性強(qiáng)，可編織等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于于性機(jī)器人、大應(yīng)變傳感器件及智能可穿戴織物等領(lǐng)域。

研究人員在取向的PU 納米纖維基底上均勻噴涂CNTs 分散液，通過加捻至過捻狀態(tài)，得到了具有多尺度螺旋結(jié)構(gòu)的CNTs/PU 纖維。CNTs 在加捻過程中緊密包覆于纖維內(nèi)部，形成三明治結(jié)構(gòu)的CNTs/PU 復(fù)合結(jié)構(gòu)，極大提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。對(duì)不同纖維形態(tài)下（有序纖維膜、一級(jí)捻纖維束、螺旋狀纖維）的力學(xué)性能進(jìn)行了表征及有限元模擬，發(fā)現(xiàn)纖維束的拉伸變細(xì)和螺旋纖維的解螺旋形態(tài)直接決定了其拉伸應(yīng)變性能；多尺度螺旋纖維相比于其他形貌的纖維具有強(qiáng)度和應(yīng)變的雙重優(yōu)勢(shì)；涂覆的CNTs 提升了材料的力學(xué)強(qiáng)度，且在多級(jí)結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用下，螺旋纖維可拉伸至自身17 倍。

基于上述螺旋結(jié)構(gòu)的超彈性能及其表面纏繞互鎖的CNTs 導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，螺旋纖維在承受不同程度的形變時(shí)，還能保持優(yōu)異的力電一體性。由于CNTs/PU 螺旋擁有優(yōu)異的電阻拉伸回復(fù)性能及對(duì)應(yīng)變的高靈敏度，在調(diào)節(jié)螺旋纖維內(nèi)CNTs 含量后，可將其作為傳感器覆于皮膚表面，用于對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，通過將不同的電紡基底材料與客體導(dǎo)電材料復(fù)合，一維螺旋纖維為新一代電子于性可穿戴提供了新的思路。

（摘編自快資訊——產(chǎn)業(yè)氣象站）

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)研發(fā)出高導(dǎo)電性、可機(jī)洗電子織物

據(jù)悉，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)Nazmul Karim 等制備了一種高導(dǎo)電性、可機(jī)洗的基于石墨烯的可穿戴電子織物。該織物在10 次機(jī)洗后仍具有高導(dǎo)電性，機(jī)洗也不影響其彎曲、壓縮等變形響應(yīng)性，該織物可拓展應(yīng)用到超級(jí)電容器和皮膚應(yīng)變傳感器上。

研究人員首先利用規(guī)?；奈⑸淞黧w法將濃縮的石墨烯剝離分散在水中，隨后采用浸軋工藝將石墨烯分散液涂布到織物上，可以以極高的速度（≈150m/min）來生產(chǎn)基于石墨烯的電子織物。隨著涂布次數(shù)增多，織物薄層電阻會(huì)逐漸降低，5 次涂布后薄層電阻基本保持不變，適當(dāng)?shù)墓袒瘻囟群凸袒瘯r(shí)間可以降低織物薄層電阻，但過高的溫度則會(huì)導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)消失以及薄層電阻增加。后續(xù)輥壓處理能夠縮減織物上石墨烯間的距離，從而進(jìn)一步降低織物的薄層電阻，可降低至≈11.92 Ω/sq。還原氧化石墨烯與織物間存在的氫鍵等相互作用使其在織物表面有著良好的附著力，因此電子織物具有良好的耐洗能力。單一輥壓或密封劑封裝處理的電子織物電阻會(huì)隨機(jī)洗次數(shù)增多而急劇增加，而輥壓并封裝后的電子織物多次機(jī)洗后石墨烯仍牢固附著在織物表面，具有較低的薄層電阻。

研究人員將基于石墨烯的電子織物與H2SO4摻雜的PVA 基水凝膠聚合物電解質(zhì)復(fù)合，制備了超級(jí)電容器，顯示出了良好的面電容（≈2.4mF/cm2）和循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)顯示出了極好的于韌性。研究人員還將電子織物貼在手指、手腕、肘關(guān)節(jié)等身體不同部位用作可穿戴的應(yīng)變傳感器，織物顯示出了良好的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)能力，10 次機(jī)洗后的織物仍具有相似的測(cè)試靈敏度。

（摘編自高分子科學(xué)前沿）

像皮膚一樣的新型功能織物應(yīng)用范圍廣闊

人體皮膚是理想的定向液體傳輸材料，既可以排出汗液又能夠很好地保護(hù)身體免受外部液體污污物的侵害。受此啟發(fā)，康奈爾大學(xué)和香港理工大學(xué)的研究人員合作，模仿人體皮膚的汗液排出模式，設(shè)計(jì)了一種“仿皮膚”定向傳輸液體織物。

研究人員使用棉織物為基底，用全氟辛基三乙氧基硅烷（PFOTES）涂覆的二氧化鈦顆粒進(jìn)行預(yù)處理，以賦予其超疏水性；然后通過等離子處理技術(shù)進(jìn)行改性，在疏水性織物上創(chuàng)建多孔梯度潤(rùn)濕性通道，用作局部“汗腺”，從而得到具有廣泛用途的“皮膚狀”織物。

為了測(cè)試織物的定向水傳輸功能，研究人員將織物以45°傾斜角放置，當(dāng)水從織物的頂部滴下時(shí)，液滴在織物上逐漸積累，并很快從織物上滑落，整個(gè)過程中沒有任何水滲透。而當(dāng)在織物背面滴加水時(shí)，液滴接觸到織物后很快便自發(fā)地透過織物，轉(zhuǎn)移到了織物的另一側(cè)，而且在此測(cè)試過程中水的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大出汗率，并且大約是戈?duì)柼厮梗℅ore-Tex）商用面料的15 倍。隨后，研究人員又對(duì)織物進(jìn)行了定向汗液傳輸性能測(cè)試，結(jié)果表明該織物對(duì)汗液同樣具有定向傳輸能力，具有在實(shí)際穿戴領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。最后，研究人員測(cè)試了織物的耐用性，結(jié)果表明織物的接觸角在高達(dá)10000 個(gè)周期后才略顯下降，并且即使經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)25000 個(gè)周期TiO2納米顆粒的含量幾乎沒有任何變化。

綜上所述，這一新穎的皮膚狀織物，將超疏水織物和等離子處理技術(shù)相結(jié)合，使織物具有較強(qiáng)的疏水性和定向水傳輸功能，制作過程簡(jiǎn)單有效。該織物可以直接用于開發(fā)智能和高性能服裝，并有望在需要定向液體傳輸領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如液體分離與純化、傷口敷料、燃料電池膜和于性微流體設(shè)備等領(lǐng)域。

（摘編自材料與測(cè)試）

能升降溫的相變織物可用于大規(guī)模生產(chǎn)

據(jù)報(bào)道，華中科技大學(xué)教授陶光明領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種新的紡織品，其既能在寒冷的環(huán)境中為穿著者保暖，又能在天氣變熱時(shí)為他們降溫。相關(guān)研究的成果最近發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用材料與界面》雜志上。

研究人員首先將絲和殼聚糖進(jìn)行冷凍紡絲，形成具有多孔微結(jié)構(gòu)的纖維（殼聚糖是一種在甲殼類動(dòng)物外殼中發(fā)現(xiàn)的高實(shí)用性的天然化合物）；然后在纖維內(nèi)的孔隙中填充聚乙二醇（PEG），這是一種相變材料，在熱時(shí)為液體，冷時(shí)為固體；最后在纖維上涂上一種被稱為聚二甲基硅氧烷的有機(jī)聚合物，以防止PEG 在液態(tài)時(shí)漏出。

測(cè)試表明，所得到的纖維材料具有一定強(qiáng)度、彈性和防水性。將它們交織在一起后形成一塊塊的材料，然后將其縫在一個(gè)志愿者佩戴的傳統(tǒng)聚酯纖維手套上。當(dāng)該志愿者將戴著手套的手放在一個(gè)加熱到122 ℉（50℃）的空間中時(shí)，PEG會(huì)融化成液體，在吸收環(huán)境熱量的同時(shí)，能使貼片下面的皮膚降溫。反之，一旦志愿者將手移至冷卻到50 ℉（10℃）的空間中，PEG 就會(huì)凝固并釋放出儲(chǔ)存的熱量，使皮膚變暖。研究人員表示，這種制造工藝可以用于大規(guī)模生產(chǎn)。

（摘編自cnBeta.COM）

墨水修飾錦/氨綸織物制備高性能、可穿戴應(yīng)變傳感器

近期，大連理工大學(xué)潘路軍教授團(tuán)隊(duì)使用簡(jiǎn)單的浸泡法，將錦/氨綸織物浸入碳素墨水中，制備了一款兼具舒適性和高性能的于性應(yīng)變織物傳感器。該織物應(yīng)變傳感器應(yīng)變范圍為0%～30%，不僅擁有較高的靈敏度（GF～62.9），還表現(xiàn)出非常好的的線性響應(yīng)能力（R2～0.99）。經(jīng)過洗滌后，該傳感器也表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。研究人員對(duì)織物傳感器在拉伸過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)該傳感器的傳感機(jī)理可以從兩方面來解釋：一是纖維束之間的接觸面積減少；二是碳黑導(dǎo)電層中裂縫的產(chǎn)生。值得注意的是，裂縫僅產(chǎn)生在經(jīng)向方向的部分纖維上，而在橫向方向上相互繞結(jié)的纖維部分并沒有裂縫的產(chǎn)生，說明該緯編結(jié)構(gòu)能夠均勻的分布應(yīng)力。纖維束之間接觸面積的減少和裂縫產(chǎn)生的相互協(xié)同作用使該傳感器具有超高的靈敏度和出色的線性度。

由于傳感器的制備過程較為簡(jiǎn)單，無需昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的操作，使得該傳感器的可重復(fù)使用性和性能再現(xiàn)性較為良好，同時(shí)原材料價(jià)格低廉易于獲取，使得器件較容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。由于織物本身具有良好的皮膚親和力，且集成能力較好，該傳感器可以方便地貼附在人體或作為裝飾縫在貼身衣物上，收集人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)信號(hào)和脈搏、呼吸、心跳等生理信號(hào)，在運(yùn)動(dòng)防護(hù)、疾病監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。

（摘編自高分子科技）

杜邦推出TyvekTogether 防護(hù)服項(xiàng)目

杜邦公司為進(jìn)一步提高Tyvek?個(gè)人防護(hù)服的整體供應(yīng)量，于4月15日啟動(dòng)了一項(xiàng)新項(xiàng)目——TyvekTogether，以此努力防止新冠肺炎疫情的傳播。此款防護(hù)服的供應(yīng)量每月可達(dá)600 萬件。

杜邦公司已經(jīng)在設(shè)備和技術(shù)上進(jìn)行了投資，以大幅度增加其在全球范圍內(nèi)Tyvek?和Tychem?服裝的產(chǎn)量，來滿足市場(chǎng)對(duì)個(gè)人防護(hù)裝備日益增長(zhǎng)的需求。自今年1月以來，杜邦公司每月增加了900 多萬件Tyvek?服裝的產(chǎn)量用于對(duì)抗新冠肺炎疫情，目前產(chǎn)量是以往的兩倍多。TyvekTogether 項(xiàng)目將引入一種新型面料，使服裝產(chǎn)量增加到每月1500 萬件。

TyvekTogether 項(xiàng)目包括：一種新的TyvekTogether 面料——Tyvek 1222A 型，具有與杜邦核心產(chǎn)品Tyvek 400類似的屏障性能，并且能通過調(diào)整織物懸垂性和手感來優(yōu)化材料的使用。同時(shí)，將以卷型包裝提供給客戶，以便于Tyvek 1222A 型面料的裁剪和縫紉，以盡快增加Tyvek?服裝的產(chǎn)量。

杜邦公司將為非手術(shù)隔離服和連體工作服提供服裝設(shè)計(jì)（包括圖案和虛擬制造支持），這些設(shè)計(jì)都將優(yōu)化為簡(jiǎn)單和高效的制造。借助這些模式和技術(shù)援助，旨在加快生產(chǎn)個(gè)人防護(hù)裝備的速度。同時(shí)，合作伙伴還可以將自己的設(shè)計(jì)用于工作服和服裝，以滿足不同需求。

（摘譯自杜邦公司/杜宇君）

Lee 宣布全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)

為了紀(jì)念第50 個(gè)地球日，以永不過時(shí)的牛牛風(fēng)格著稱的服裝品牌Lee 宣布了其首個(gè)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。這一目標(biāo)是在Lee 最近推出的全球可持續(xù)發(fā)展平臺(tái)For a World That Works?下建立的，旨在大膽地為服裝開發(fā)和生產(chǎn)尋求更具可持續(xù)性的解決方案。

Lee 到2025年的4 個(gè)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)是：為所有擁有和運(yùn)營(yíng)的設(shè)施提供100%可再生能源；使用超過50%的可持續(xù)合成材料；使用100%的可持續(xù)種植或回收棉花；每年增加Indigood?污色產(chǎn)品。

這些目標(biāo)傳達(dá)了Lee 對(duì)致力于將可持續(xù)解決方案整合到品牌的設(shè)計(jì)和制造過程中，并減少對(duì)環(huán)境影響的品牌理念。Lee 還基于最新的可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)，進(jìn)行產(chǎn)品發(fā)布和合作伙伴關(guān)系拓展。

Indigood?牛牛布是今年春季推出的標(biāo)志性產(chǎn)品線，通過用泡沫污料涂抹器取代傳統(tǒng)的水缸和化學(xué)浴池進(jìn)行常規(guī)靛藍(lán)污色，可將耗水量減少100%、能源消耗量減少60%、廢物產(chǎn)生量減少60%，以可持續(xù)發(fā)展的方式對(duì)牛牛布進(jìn)行污色。

Lee 可持續(xù)業(yè)務(wù)高級(jí)總監(jiān)Roian Atwood 表示：“有了這些目標(biāo)，我們將滿足消費(fèi)者對(duì)Lee 在環(huán)境可持續(xù)性方面的期望。展望未來，我們必須重新定義運(yùn)營(yíng)方式，為生活環(huán)境和行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更光明的未來?！?/p>

（摘譯自Lee/杜宇君）

島精機(jī)發(fā)布針織口罩編織數(shù)據(jù)

鑒于新冠肺炎疫情的持續(xù)蔓延導(dǎo)致手術(shù)口罩的全球短缺，平織解決方案提供商——日本島精機(jī)制作所（SHIMA SEIKI）公布了9 個(gè)版本的針織口罩的編織數(shù)據(jù)，以便于在各種計(jì)算機(jī)編織機(jī)上生產(chǎn)針織口罩。這些口罩?jǐn)?shù)據(jù)是公司自3月19日以來發(fā)布的各種口罩編織數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，使得口罩編織數(shù)據(jù)的版本總數(shù)達(dá)到19 個(gè)。

這次發(fā)布的數(shù)據(jù)包括將在WHoLEGARMEnT?針織機(jī)以及常規(guī)成型機(jī)上生產(chǎn)的棉口罩。WHoLEGARMEnT?口罩?jǐn)?shù)據(jù)的一種類型是用于SWG041n2、SWG061n2 和SWG091n2 的生產(chǎn)，以及在SHIMA SEIKI 的其他緊湊型WHoLEGARMEnT?針織機(jī)（也稱為“WHoLEGARMEnT?Mini”），適用于生產(chǎn)15 針的小型配件。另一種WHoLEGARMEnT?口罩?jǐn)?shù)據(jù)用于在MACH2XS 系列旗艦WHoLEGARMEnT?針織機(jī)上生產(chǎn)，該針織機(jī)具有4 個(gè)針床。異形編織口罩?jǐn)?shù)據(jù)可用于SVR093SP 以及SHIMA SEIKI 其余配備可移動(dòng)沉降片系統(tǒng)的14 針計(jì)算機(jī)編織機(jī)系列產(chǎn)品的生產(chǎn)。具有符合上述條件的機(jī)器的用戶可以從SHIMA SEIKI 用戶網(wǎng)站下載口罩?jǐn)?shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含10000 多個(gè)針織樣品，供SHIMA SEIKI 客戶使用。通過發(fā)布一系列不同機(jī)器的口罩?jǐn)?shù)據(jù)，該公司助力更多的客戶生產(chǎn)口罩以最大程度地緩解口罩的短缺。隨著這個(gè)版本的發(fā)布，兒童口罩現(xiàn)在也有了3種型號(hào)。

這次發(fā)布的數(shù)據(jù)生產(chǎn)的口罩都是3D 貼合形式的，提供了更好的舒適性。一體式耳帶與面罩部分一起編織，減少了對(duì)耳部的壓力，無需進(jìn)一步縫制即可快速完成生產(chǎn)。增加了用于插入市售的病毒過濾器和其他過濾織物的濾袋。

針織棉口罩可以反復(fù)清洗和重復(fù)使用。然而，應(yīng)該注意的是，與普通的非織造手術(shù)口罩不同，針織口罩不具有過濾病毒和花粉的功能。

（摘譯自島精機(jī)制作所/杜宇君）