資訊·前沿

美國馬薩諸塞大學開發(fā)了一種可以收集人體熱量的布料

隨著可穿戴生物傳感器、數(shù)據(jù)發(fā)射器和類似的個性化健康監(jiān)測設備越來越小型化，其電源設備也要愈發(fā)輕便化。

據(jù)外媒報道，美國材料化學家Trisha Andrew 和她的博士生Linden Allison 已經(jīng)開發(fā)出一種能夠收集人體熱量的織物，可為小型可穿戴微電子設備(如活動追蹤器)提供動力。Andrew 和Allison 解釋說，在理論上，身體熱量可以利用體溫與周圍冷空氣的差異產(chǎn)生電能，即 “熱電”效應。

Andrew 進一步表示：“我們所開發(fā)的是一種低成本的蒸汽印刷方法，是將生物兼容、柔性和輕質的聚合物薄膜印在棉織物上，這些棉織物具有足夠高的熱電性能，能夠產(chǎn)生相當高的熱電壓，足以驅動一臺小型設備?！?/p>

在這項工作中，研究人員利用羊毛和棉花的自然低熱傳輸特性，制造出一種能夠保持溫差的熱電服裝。溫度梯度穿過一種稱為熱電堆的電子設備，即使經(jīng)過長時間的連續(xù)磨損也能將熱量轉化為電能。

具體來說，他們創(chuàng)造的織物是一種被稱為持久p 摻雜聚(3，4-乙基二氧噻吩)(PEDOT-Cl)的導電聚合物，通過蒸汽印刷在一種緊密組織和一種中等組織形式的商用棉織物上。然后，他們將這種熱電堆集成到一個特別設計的可穿戴的波段中，戴在手上時會產(chǎn)生大于20毫伏的熱電壓。

研究人員通過摩擦或洗滌涂層織物測試了PEDOT-CI涂層的耐用性，并通過掃描電子顯微照片對涂層性能進行評估。結果表明涂層經(jīng)洗滌或擦傷后不開裂、不分層，從而證實了蒸汽印刷PEDOT-CI 的機械堅固性。他們用定制的探針測量了涂層的表面電導率，發(fā)現(xiàn)較松的組織棉比緊密的組織材料表現(xiàn)出更高的導電性。并且這兩種織物的導電性在摩擦和清洗后基本保持不變。

研究發(fā)現(xiàn)，志愿者的手腕、手掌和上臂散發(fā)出的熱量最多，進而他們制作了可穿在這些區(qū)域的有彈性的熱電織物針織帶，這些露在空氣中的帶子外部是絕緣的。根據(jù)紗線的厚度，只有溫度計的未涂層一側才能接觸皮膚，以減少對PEDOT-CI 過敏反應的風險。

研究人員發(fā)現(xiàn)，汗水顯著增加了伸展臂的熱電壓輸出，這并不令人驚訝，因為濕棉是一種比干織物更好的熱導體。他們還可以通過在佩戴者的皮膚和帶子之間插入一個反射熱的塑料層，隨意關閉熱量傳遞。

（摘編自快科技）

日本研發(fā)出可裁剪無線充電膜片

日本東京大學研究人員研發(fā)出一種可裁剪無線充電膜片，能裁剪成各種尺寸，“貼”在衣服口袋、包、桌子等物體表面給手機等電子設備充電。據(jù)東京大學官網(wǎng)介紹，現(xiàn)有無線充電產(chǎn)品通常根據(jù)特定產(chǎn)品的形狀來設計安裝充電線圈陣列，一旦部分切斷就可能失去充電能力，而他們開發(fā)的無線充電膜片，經(jīng)裁剪后還能充電。

這種無線充電膜片采用特殊的H 型內部線圈陣列，在膜片中設置電源，膜片四周邊緣可以剪裁，剩余線圈保持充電能力。實驗中，研究人員在長寬各約40 厘米的柔性基板上制成重約82 克的無線充電膜片，最大充電功率可達5 瓦左右。

研究小組期待該技術能應用在衣服口袋、包內側、桌子或者盒子上，賦予一些日常用品無線充電功能。

（摘編自電子技術設計）

德國開發(fā)出懸掛式雙曲面織物增強混凝土墻體構件

日前，一個名為“CurveTex——用于雙曲面織物增強混凝土構件的懸掛織物增強體”的項目，研制出了全球第一款懸掛式雙曲面建筑外墻。項目由德國亞琛工業(yè)大學（ITA）與兩家中小型企業(yè)（Penn Textile Solutions GmbH 和Stanecker Betonfertigteilwerk GmbH）共同完成。目標是開發(fā)先進的混凝土用懸掛織物增強體，及連續(xù)纖維增強雙曲面TRC 構件的生產(chǎn)技術（混凝土澆筑工藝）。

根據(jù)Penn Textile Solutions GmbH 公司在生產(chǎn)彈性織物方面的豐富經(jīng)驗，該項目采用了一種生產(chǎn)懸掛織物增強體的新工藝，所開發(fā)出的織物產(chǎn)品被用作雙曲面TRC 構件的增強體結構。該項目制造并測試了新型增強體材料的懸垂性和質量。Stanecker Betonfertigteilwerk GmbH 公司開發(fā)的雙曲面混凝土構件的制造工藝確保了該織物產(chǎn)品在混凝土部件中的成功應用。從建筑學角度來講，織物混凝土產(chǎn)品的設計多樣性對于市場的相關性和接受度至關重要。作為研究機構，ITA 開展了材料測試與評估工作，并以其在織物混凝土方面的專業(yè)知識成為兩家企業(yè)間的聯(lián)系橋梁。

由于具有良好的耐腐蝕性，織物增強體混凝土部件可應用于精細結構的制造。采用織物網(wǎng)格結構替代鋼筋，能夠節(jié)省高達80%的混凝土和水泥，極大地減少了二氧化碳排放量。限于成型性和懸垂性一般，市面上的普通織物在網(wǎng)格結構上的應用很少。又由于易出現(xiàn)褶皺且纖維要被截斷，因此普通織物不能用于生產(chǎn)雙曲線織物混凝土構件。同時，在這兩種情況下，外加載荷無法被增強體吸收，大大降低了構件的使用性能。CurveTex 項目的研究成果為構件的幾何外形創(chuàng)造了極大的自由度，完全無需考慮產(chǎn)生褶皺的問題。

（摘編自中國國際復合材料展覽會）

東華大學吸濕快干功能紡織品領域獲進展

近日，東華大學紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊在吸濕快干功能紡織品領域取得重要進展。

自然界中，導管植物中的蒸騰作用具有自驅動逆重力定向水分輸運和超快蒸發(fā)兩個特性。這是由于它們具有符合Murray 定律的樹狀分形分叉網(wǎng)絡結構，通過最小化多級孔道中的運輸阻力來優(yōu)化水分在多級連通孔道中的輸運能力。此外，生物組織中也大量存在著典型的樹狀分叉結構，例如動物的血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡等，隨著多學科的交叉，這種樹狀分叉網(wǎng)絡在諸如微流體流動控制、城市水電氣供給等領域得到廣泛應用，但由于現(xiàn)有功能性微納米纖維加工技術和材料的局限性，仿生樹狀分叉網(wǎng)絡在吸濕快干功能紡織品領域的應用仍未得到探索。

研究團隊通過靜電紡絲技術構筑樹狀分叉網(wǎng)絡及表面能梯度制備了仿生多孔Murray 單向導濕纖維膜。其中，仿生樹狀多級分叉網(wǎng)絡集成了大孔—微米孔—亞微米孔的多級連通孔道，具有類似于植物蒸騰效應的多級分叉結構，遵循Murray 定律最大化物質輸運原則。所得仿生多孔Murray 膜兼具自驅動可逆重力定向導水、快速吸放濕（水分蒸發(fā)速率高達0.67g/h，是商業(yè)化Coolmax 面料的2.1 倍）以及優(yōu)異的內層速干性能。

該成果中構筑仿生多級孔道以及表面能梯度結構的策略，為吸濕快干微納米纖維膜材料的設計和性能提升提供了一種新思路，有望取代現(xiàn)有的吸濕快干面料，實現(xiàn)其在高檔功能服裝及醫(yī)衛(wèi)材料等領域的廣泛應用。

（摘編自東華大學）

中山大學研發(fā)出陽光驅動的可穿戴儲能器件

隨著智能可穿戴電子設備的蓬勃發(fā)展，人們對于輕便的便攜式柔性可持續(xù)電源的需求日益凸顯，可穿戴化的新型電源成為一種重要的思路和趨勢。為此，人們開發(fā)出了許多可以收集能量的柔性器件或織物，用以收集光、風、人體運動等環(huán)境能量并轉化為電能。

近日，中山大學化學學院和暨南大學物理系合作開發(fā)出了一種可以收集并儲存太陽能的“陽光驅動的可穿戴儲能器件”，研究成果發(fā)表在國際重要學術刊物《Nano Energy》上。

他們在可拉伸的聚氨酯纖維布料上利用兩步化學鍍的方法成功獲得了具有優(yōu)異的導電性能（方阻低至0.19 Ω·sq-1）及良好的電化學儲能性能（面積比電容877.6 mF·cm-2，質量比電容713 F·g-1）的Ni@NiCoP 包覆的可拉伸織物。該可拉伸織物電極具備優(yōu)異的力學及化學的穩(wěn)定性，可以單獨作為可穿戴電子設備的導線使用，也可以組裝成非對稱的可拉伸超級電容器進行儲能。

通過與暨南大學物理系麥文杰教授合作，進一步將這種Ni@NiCoP 可拉伸織物與柔性非晶硅太陽能電池構建成為陽光驅動的可穿戴電源器件，并縫制在衣物上，實現(xiàn)了陽光驅動的可穿戴新型電源的構建。由此獲得的可拉伸織物電極具備柔軟舒適、穩(wěn)定性高等特點，且電學、電化學性能均十分優(yōu)異，可以進一步提高可穿戴智能衣物的舒適度與拓寬其多功能性，在便攜式電子設備充電供能方面具有較大的應用前景。

（摘編自中山大學）

椰棗纖維可制作生物質復合材料

近日，來自英國樸茨茅斯大學等單位的研究團隊開發(fā)出一種新的生物復合材料，利用椰棗纖維生產(chǎn)一些非結構部件，例如汽車保險杠和門內襯板。這種生物復合材料是以椰棗纖維和聚己內酯（polycaproloctone, PCL）為原料復合而成，可降解、可回收、可再生，是一種與玻璃纖維復合材料、碳纖維復合材料完全不同的生物復合材料。

在公開發(fā)表的研究報告中，該團隊表示，經(jīng)過機械性能測試，椰棗纖維/聚己內酯復合材料的抗拉強度和低速抗沖擊性能與傳統(tǒng)復合材料相比均有所提高。樸茨茅斯大學先進材料與制造研究小組（AMM）負責人，同時也是該報告的合作者Hom Dhakal 博士表示：“將椰棗纖維作為增強材料，為研發(fā)低成本、可持續(xù)、輕量化的生物復合材料開啟了新的思路。此次研究成果為業(yè)界帶來巨大的影響。它不僅可以作為一種輕量化替代材料，幫助汽車實現(xiàn)減重和節(jié)能減排，其生產(chǎn)本身也比玻纖復合材料和碳纖維復合材料消耗更少的能量，更重要的是它可以完全生物降解、再生利用?！?/p>

該報告還首次對椰棗纖維/聚己內酯生物復合材料的機械性能做出了全面的評估。據(jù)了解，椰棗纖維是北非和中東地區(qū)最常見的天然纖維。椰棗樹的種植會產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢料，它們或經(jīng)焚燒、或經(jīng)填埋，都會造成嚴重的環(huán)境污染問題，還會破壞土壤中的微生物系統(tǒng)。Dhakal 補充說道：“我們面臨的挑戰(zhàn)之一是保證產(chǎn)品性能的穩(wěn)定一致，二是說服客戶采用這種全新而陌生的生物復合材料，并用其生產(chǎn)非結構性和結構性部件。為應對這些挑戰(zhàn)，需要產(chǎn)學兩界通力合作與進一步的鉆研和創(chuàng)新?！?/p>

Dhakal 和他的團隊一直與產(chǎn)業(yè)界保持著緊密的合作關系，嘗試并測試過利用椰棗、亞麻、大麻、黃麻等多種天然纖維生產(chǎn)的部件強度。

（摘編自復合材料網(wǎng)）

日本帝人公司推出全新可穿戴系列紡織品

1月16日，日本帝人集團旗下的纖維產(chǎn)品公司——帝人前沿有限公司宣布推出了一個包含“可穿戴解決方案”的運動服和其他服裝的新系列，可做到運動傳感和生命體征傳感。

在運動領域，人們越來越關注PDCA （即計劃、執(zhí)行、檢查、處理）周期，因此越來越需要可視化實際運動、心率和活動水平，以確保安全有效的性能。帝人公司開發(fā)的集高功能纖維和傳感技術于一體的新產(chǎn)品，利用物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷進步，為不斷發(fā)展的社會需求提供新的解決方案。

教練服：防滑納米超細纖維耐磨系統(tǒng)采用了一種算法，可以可視化穿戴者在特定時間的實際運動和理想運動之間的差異。預期這項技術將應用于改進體育技術、轉讓技術知識以及為在接受康復治療的人提供更有效的支持等。

重要部位傳感服：這種服裝有助于持續(xù)和高度準確地感知心臟的電活動、心率和活動水平，最大限度地減少運動時身體與運動服接觸產(chǎn)生的噪音。將納米超細纖維與生命體征傳感技術相結合，通過對心率和活動水平的同步感知，可用于運動管理和中暑風險預測等多種環(huán)境。

基于此，到2021年3月，帝人前沿公司體育訓練、職場應用和其他領域的年銷售額將達到30 億美元。

（摘譯自帝人公司/馬安冬）

瑞士HeiQ 材料公司推出高性能面料

1月15日，瑞士紡織創(chuàng)新者HeiQ 材料公司發(fā)布XReflex 輻射屏障技術高性能面料，該面料可使用戶在穿得少的情況下也能保持溫暖，尤其是在寒冷的冬天。

人體大約60%的熱量通過熱輻射流失，因此為了保暖，羽絨、人造羊毛或羊毛制成的絕緣體通常用于外衣。絕緣越厚，熱量損失就越少，人就越暖和。對于經(jīng)?；顒踊蚵眯姓邅碚f，他們的目標是在減少服裝體積的情況下也能保暖。

XReflex這一創(chuàng)新的防輻射技術可以讓外套、中間層、睡袋等保持所需的保暖水平，同時將體積減少50%。該技術采用高科技氣相沉積工藝，利用超薄反射表面，反射人體輻射熱，增加熱阻，最大限度提高透氣性。與特定的保溫材料相匹配，這種組合創(chuàng)造了產(chǎn)品所需的最佳保溫性能。使用一層HeiQ 的XReflex 技術，可以節(jié)省25%的體積。采用兩層結構，在保持相同的熱阻水平下，體積可減少50%。其環(huán)保性同樣值得注意，一件絕緣外殼將節(jié)省6 升水、280 克二氧化碳和10 兆焦耳的能源。

HeiQ材料公司首席銷售官Christian von Uthmann表示，對于熱愛運動的消費者來說，他們希望減少厚重和保暖是兩全之選。這項技術不僅減少了絕緣材料的體積，制造出更薄、更輕、更透氣的產(chǎn)品，還減少了原材料的消耗，生產(chǎn)出更可持續(xù)的產(chǎn)品。

（摘譯自HeiQ 材料公司/馬安冬）

美國Microban 公司兩項技術獲Bluesign?認可

1月16日，全球領先的抗菌和氣味控制預防技術供應商——美國Microban 國際有限公司宣布，其擁有的BC300A BC300B和AEM5772-5 AEM5700 FU5700兩項技術，通過行業(yè)標準bluesign?認可，確保使用該技術抗菌產(chǎn)品符合可持續(xù)和安全的環(huán)境要求。

該認可使Microban 公司通過bluesign?批準的產(chǎn)品組合達到10 種抗菌和氣味控制解決方案。Microban 公司全球紡織品高級總監(jiān)Brian Aylward 表示：“bluesign?的認可證明了我們的承諾，也就是為合作伙伴提供最先進的行業(yè)標準，并具有可持續(xù)性，可節(jié)約寶貴的資源，最大限度地減少對環(huán)境的影響等，同時保持抗菌面料的性能水平。我們將繼續(xù)努力，爭取獲得bluesign?對我們全部紡織產(chǎn)品的認可，并為合作伙伴提供一整套可持續(xù)和環(huán)保的解決方案?！?/p>

bluesign?是為環(huán)保和安全生產(chǎn)制定標準，評價從生產(chǎn)端就消除有害物質的可持續(xù)紡織品生產(chǎn)的解決方案。Microban 公司的ZPTech?Z06 技術于2016年獲得bluesign?準,該技術是以Scentry?BC100 和BC200 技術為基礎，制備預防、控制和捕捉氣味的抗菌紡織品。2018年2月，Microban 公司針對家用紡織品的抗菌溶液AEGIS 5772 獲得了bluesign?的批準。

（摘譯自美國Microban 國際有限公司/馬安冬）