快來了解近期的這些紡織黑科技！

　　 01
　　南京工業(yè)大學(xué)：
　　水凝膠支架可抑制增生性疤痕

　　由于炎癥加劇、肌成纖細(xì)胞增殖和膠原分泌過多等原因，容易形成一種常見的臨床病理性疾病—增生性疤痕(HS)。雖然目前各種仿生ECM(細(xì)胞外基質(zhì))生物材料已被設(shè)計用于HS治療，但大部分材料無法在傷口修復(fù)中同時起到生物功能和應(yīng)用功能。因此，帶有抑制疤痕功能的生物分子或藥物的仿生支架成為無疤皮膚再生的希望。這些支架不僅可以運載治療藥物和細(xì)胞信號因子，還可以提供細(xì)胞增殖的結(jié)構(gòu)。然而，盡管合成聚合物支架可以模擬ECM的機械性能，但很少能夠模擬除膠原蛋白之外的ECM組分。此外，免疫和過敏風(fēng)險可能會限制其在過敏體質(zhì)上的應(yīng)用。

　　南京工業(yè)大學(xué)研究員遲波課題組針對這一問題開發(fā)了一種基于靜電紡絲、光控交聯(lián)的γ-聚谷氨酸/人參皂苷Rg3(GS-Rg3)多功能水凝膠纖維支架，用于組織修復(fù)和傷口治療。仿生纖維支架在附著小肽的作用下，促進成纖維細(xì)胞的增殖、分化，形成有組織的空間填充基底，在早期傷口閉合前進行凹陷處的組織修復(fù)。通過后期持續(xù)釋放GS-Rg3，纖維支架進一步促進組織無疤痕的傷口愈合。此外，這些生物功能化的纖維支架表現(xiàn)出持續(xù)的GS-Rg3釋放而沒有爆發(fā)效應(yīng)。因此，這一成果為加速傷口愈合和抑制HS形成提供了良好的治療方案，并且在再生醫(yī)學(xué)和藥物遞送方面具有潛在的應(yīng)用價值。


02
中國科學(xué)院：
凱夫拉氣凝膠纖維隔熱保溫性能更優(yōu)異
　　    因防寒服裝對保暖性、輕便性以及功能化要求提高，造成了對其基礎(chǔ)材料——保暖纖維的要求也越來越高。20世紀(jì)50年代，美國杜邦公司開發(fā)出了異形纖維，化學(xué)纖維的光澤性、蓬松性等特性得到了極大改善。在眾多的異形纖維之中，中空纖維因為顯著提高了其內(nèi)部靜止空氣的含量，因此化學(xué)纖維的保暖性能也明顯提高。20世紀(jì)70年代，科研人員開發(fā)出超細(xì)纖維，由超細(xì)纖維制作的人造皮革等仿生材料使化學(xué)纖維的保暖性能與天然材料平齊。

　　通過對中空纖維和超細(xì)纖維的研究發(fā)現(xiàn)，纖維材料的保暖性能與纖維材料內(nèi)部靜止空氣含量成正比，與纖維直徑大小成反比，與整體材料密度成反比。氣凝膠纖維具有孔隙率極高、密度超低等特征，理論上是隔熱保溫效果最好的一種纖維。但同時，高孔隙率也使其制備面臨著極大挑戰(zhàn)。

　　鑒于此，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員張學(xué)同團隊通過溶解杜邦TM的Kevlar(凱夫拉)纖維獲得納米纖維分散液，然后經(jīng)濕法紡絲、特種干燥等過程制備出了一種具有高孔隙率(98%)和高比表面積(240 m2/g)的凱夫拉氣凝膠纖維。該氣凝膠纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可以任意彎曲、打結(jié)、編織等。同時具有優(yōu)異的隔熱性能，常溫下熱導(dǎo)率僅為0.027W/m·K，在低溫下其隔熱性能是棉布的2.8倍，可在-196℃~300℃的極端環(huán)境下長時間發(fā)揮隔熱保溫性能。此外，該氣凝膠纖維還具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，可進行染色、疏水化、化學(xué)鍍等多種改性且不損傷氣凝膠主體骨架結(jié)構(gòu)。而且該氣凝膠纖維也可以通過填充相變材料制備成空調(diào)纖維，其熱焓值可達(dá)162J/g，遠(yuǎn)超現(xiàn)有商用Outlast空調(diào)纖維的熱焓值。


03
華盛頓州立大學(xué)：
新型植物材料有望替代泡沫塑料
　　    美國研究人員開發(fā)出一種環(huán)保植物性材料，其隔熱性能優(yōu)于聚苯乙烯泡沫塑料，未來有望成為制造一次性咖啡杯等用品的替代材料。近日，美國華盛頓州立大學(xué)發(fā)表報道稱，這種環(huán)保材料主要由植物纖維素納米晶體構(gòu)成，制造過程簡單，且無需使用有害溶劑。

　　聚苯乙烯泡沫塑料廣泛用于制造一次性咖啡杯及多種建筑材料，但其原料通常來自石油等不可再生能源，生成的聚苯乙烯高溫條件下可能產(chǎn)生對人體有害的成分，且無法自然降解，燃燒時還會造成環(huán)境污染。此前研究人員曾嘗試用植物纖維作為替代品，但強度和隔熱性較差，高溫高濕度條件下易降解。

　　在華盛頓州立大學(xué)團隊開發(fā)的新材料中，從木漿中提取出的植物纖維素納米晶體約占75%。研究人員在植物纖維素納米晶體中加入另一種高分子材料聚乙烯醇，使其合成一種獨特結(jié)構(gòu)，實驗顯示其隔熱性比聚苯乙烯泡沫塑料更佳。研究還顯示，這種環(huán)保材料質(zhì)量較輕，可支撐自身重量200倍的物體而不變形，還可自然降解，燃燒不會產(chǎn)生污染性煙塵。

　　相關(guān)研究已發(fā)表在《碳水化合物聚合物》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。論文作者之一、華盛頓州立大學(xué)機械與材料工程學(xué)院助理教授阿米爾·阿梅利說，作為可再生材料的植物纖維素納米晶體隔熱和機械性能好，可節(jié)約化石能源，降低對環(huán)境的影響。


04
北京航空航天大學(xué)：
多尺度螺旋纖維束用于可拉伸組織工程
　　     近日，北京航空航天大學(xué)趙勇研究團隊與麻省理工學(xué)院(MIT)郭明研究團隊受天然生物組織多尺度螺旋纖維結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，通過靜電紡絲結(jié)合連續(xù)加捻技術(shù)設(shè)計制備了具有多尺度結(jié)構(gòu)的螺旋纖維束，這種螺旋纖維束除具有優(yōu)異的力學(xué)性能外還具有超高可拉伸性。利用該結(jié)構(gòu)特點，研究團隊采用生物相容性材料制備了具有細(xì)胞動態(tài)拉伸穩(wěn)定性的人造微組織，研究了細(xì)胞在多尺度結(jié)構(gòu)螺旋纖維上的動態(tài)取向、生長、增殖和分化行為。通過機械拉伸和三維實時觀測，探究了不同結(jié)構(gòu)纖維束在動態(tài)拉伸狀態(tài)下(包括拉伸和彎曲等)作為細(xì)胞支架的生物活性和穩(wěn)定性。

　　研究表明，由于具有獨特的螺旋結(jié)構(gòu)，多尺度纖維束在動態(tài)拉伸細(xì)胞活性方面明顯優(yōu)于直線性纖維束。材料表面的多尺度周期性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不但可以改變細(xì)胞的物理特性，如細(xì)胞的成活率、體積、取向、生長脫落，同時還可以通過調(diào)控細(xì)胞種類及特定轉(zhuǎn)錄因子向細(xì)胞核的運輸，誘導(dǎo)充間質(zhì)干細(xì)胞朝肌肉細(xì)胞的定向分化，此類多尺度螺旋纖維材料在未來有望用于組織器官修復(fù)替代品，如韌帶肌腱組織等。

　　該研究提出了一種普適性的制備多尺度結(jié)構(gòu)螺旋纖維的方法，該方法為制備新型大應(yīng)變生物材料提供了新思路，通過添加其他活性成分、調(diào)控組成和微觀結(jié)構(gòu)，所制備的材料有望在健康監(jiān)測、組織工程支架材料等領(lǐng)域得到進一步的應(yīng)用。


05
中國林業(yè)科學(xué)研究院：
纖維素改性實現(xiàn)資源高值化利用
　　     近年來，隨著對石化資源短缺和環(huán)境污染問題日益關(guān)注，利用纖維素、木質(zhì)素、淀粉、蛋白質(zhì)等可再生資源制備聚合物材料成為研究的熱點。纖維素作為自然界儲量最豐富、價格低廉、可生物降解和可再生的天然高分子已被廣泛應(yīng)用于日常生活。由于單純的纖維素材料性能比石油基產(chǎn)品差，因此通過對纖維素改性以增強其功能性和使用范圍是實現(xiàn)農(nóng)林生物質(zhì)資源高值化利用和發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟的重要途徑。

　　近日，中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所研究員儲富祥團隊圍繞采用綠色制備技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)林生物質(zhì)資源高值化利用這一主題，對纖維素進行修飾改性,制備了可用于無金屬光引發(fā)ATRP的纖維素基光引發(fā)劑，并實現(xiàn)了對接枝共聚物分子量、分子量分布的活性可控。該工作采用α-溴苯乙酸對纖維素進行修飾改性，制備纖維素基光引發(fā)劑EC-B-Br。然后利用該引發(fā)劑分別引發(fā)生物質(zhì)基單體，例如甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、甲基丙烯酸糠基酯(FMA)、松香基單體(DAGMA)的ATRP聚合，研究結(jié)果表明無金屬光引發(fā)ATRP過程具有較好的可控性，且鏈端基Br具有較高的保真度?？梢赃M一步通過無金屬光引發(fā)ATRP進行鏈延伸，制備出具有嵌段側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的纖維素基接枝共聚物。該成果為設(shè)計具有明確結(jié)構(gòu)的纖維素接枝共聚物，并進一步擴展其應(yīng)用領(lǐng)域提供一種新方法。


06
東華大學(xué)：
超級仿生材料構(gòu)筑多重防護性能
　　    近日，東華大學(xué)纖維材料改性重點國家實驗室教授游正偉團隊在多功能防護材料領(lǐng)域取得重要進展，提出了利用多反應(yīng)性基團在一個材料里構(gòu)筑多重防護性能的新思路,將具有室溫可逆動態(tài)裂解、金屬配位、光解等多重反應(yīng)性的丁二酮肟氨酯基團引入到聚氨酯材料中，相應(yīng)地獲得了同時具有強韌、力學(xué)梯度、室溫自發(fā)自修復(fù)、熒光性能多合一防護材料。

　　基于上述材料，該研究團隊構(gòu)建了一張超級防護膜，該膜展現(xiàn)出了快速的表面劃痕自修復(fù)能力、優(yōu)異的抵抗尖銳物體穿刺的能力、熒光防偽性能，以及對塑料的無縫貼合能力，該膜潛在應(yīng)用于電腦、手機、證書等貴重物品的防護。該工作初步展現(xiàn)了聚肟氨酯的多重反應(yīng)性、優(yōu)異性能和潛在應(yīng)用，并且還可以進一步衍生，獲得一系列新材料。

　　該研究團隊通過深入研究金屬離子對上述丁二酮肟氨酯的配位作用，利用銅離子配位既提高了材料的力學(xué)性能，同時促進肟氨酯基團的動態(tài)交換反應(yīng)，提升了材料的室溫自修復(fù)性能，為解決自修復(fù)材料中普遍存在的高力學(xué)性能和自修復(fù)效率的矛盾提供了新思路，獲得了具有已報道的最大強度和韌性的室溫自修復(fù)彈性體。

　　值得一提的是，本工作涉及的核心原料(丁二酮肟、異氰酸酯)為廉價易得的工業(yè)品，可以通過簡便的一步法構(gòu)建聚氨酯材料，也可以通過合理的設(shè)計引入到其它材料中研制一系列功能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。


07
浙江大學(xué)：
柔性沸石棉纖維材料解決緊急止血難題
　　    為了解決緊急救生止血問題，浙江大學(xué)化學(xué)系教授范杰課題組經(jīng)過兩年的探索，開發(fā)了一種原位微載技術(shù)，將介孔菱沸石生長到棉纖維表面，并使得棉纖維與沸石通過化學(xué)鍵緊密結(jié)合。該材料完美地保留了沸石的物理化學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性，同時通過中斷骨架來產(chǎn)生介孔，從而大大增強物質(zhì)的吸附，更利于止血。該止血材料的外觀和手感與普通的纖維幾乎沒有區(qū)別，具有良好的柔軟性，并且沸石與棉纖維結(jié)合非常牢固。近日，這項研究被國際知名期刊《自然·通訊》在線發(fā)表。

　　“我們長期從事沸石止血方面的研究，原有的沸石止血產(chǎn)品具有明顯的弊端，”范杰介紹道。國外使用的A型沸石止血劑在戰(zhàn)爭中拯救了上千名士兵的生命，但該產(chǎn)品在使用過程中遇水或血液會放出大量的熱，傷口局部溫度高達(dá)90℃以上，導(dǎo)致皮膚灼傷，影響傷口愈合。而且由于現(xiàn)有的沸石止血劑是堅硬的無機粉體材料，容易黏附在傷口上，不利于清創(chuàng)。

　　據(jù)范杰介紹，緊急止血救生衣有望于今年8月問世。此外，還可以制造止血毛巾、止血紗布等多種產(chǎn)品，成為戶外運動、極限運動、賽車等特殊人群的保護裝備，也可以作為急救裝備，在戰(zhàn)爭、交通、地震等意外事故中發(fā)揮作用。


08
4種高性能材料打造運動休閑鞋X-Swift
　　    5月15日，德國巴斯夫公司攜手Longterm Concept以及知名設(shè)計師顧國彝，傾力打造全新運動休閑鞋X-Swift。X-Swift集4種先進的巴斯夫材料創(chuàng)新于一體，采用最新鞋履自動化科技精心制作而成。巴斯夫創(chuàng)新中心旨在吸引設(shè)計師并為其提供靈感，通過技術(shù)手段將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實。

　　曾經(jīng)為銳步和耐克等知名品牌設(shè)計過鞋子的顧國彝表示，“X-Swift運動休閑鞋將時尚性和功能性完美結(jié)合，符合現(xiàn)代生活方式，是多用途、高性能鞋履消費者的最佳選擇?！盠ongterm Concept是一家總部位于中國臺灣的鞋履制造商，采用最新自動化技術(shù)將4種巴斯夫材料完美融入X-Swift運動休閑鞋。與傳統(tǒng)制鞋工藝相比，該工藝成本更低、生產(chǎn)效率更高。

　　X-Swift運動休閑鞋所使用的4種巴斯夫高性能材料各有千秋、相輔相成，可為用戶提供良好的穩(wěn)定性和足部支撐：外底由Elastollan®熱塑性聚氨酯制成，具有高抓地力的胎面花紋，并提供最大的表面接觸；中底采用高回彈聚氨酯彈性體®，具有優(yōu)異的緩沖性能和耐久性，優(yōu)于傳統(tǒng)中底；中底輔以Elastopan制成的特殊透氣內(nèi)底，旨在為高性能鞋墊提供支撐。此外，X-Swift還采用了一種創(chuàng)新的兩件套材料鞋面結(jié)構(gòu)，使用了可持續(xù)合成皮革Haptex®和由Freeflex®TPU制成的纖維。這些材料之間的接縫細(xì)小，縫線精致，與腳部完美貼合，可為用戶提供卓越的舒適度。



09
環(huán)保聚氨酯合成材料為制鞋而生
　　    5月10日，德國Covestro公司和奧地利蘭精集團推出為制鞋業(yè)開發(fā)的環(huán)保型聚氨酯合成材料。雙方強項互補，Covestro公司是水性INSQIN®技術(shù)和PU紡織涂料原料專家，蘭精集團在生產(chǎn)纖維方面可提供獨特的專業(yè)高度，開發(fā)以木材為基礎(chǔ)的可再生材料。

　　涂層紡織品的環(huán)境相容性取決于一系列因素，例如原材料的來源、有機溶劑的使用以及能源和水的消耗。采用INSQIN®技術(shù)的水性聚氨酯涂料造成的全球變暖影響要明顯低于溶劑型聚氨酯涂料。蘭精集團生產(chǎn)的TENCEL®纖維之所以減少了合成革的生態(tài)足跡，主要是因為它采用了一種節(jié)約資源的創(chuàng)新回收工藝。

　　Covestro公司紡織涂料主管托馬斯·米歇利斯表示，目前對鞋履行業(yè)應(yīng)用的聚氨酯合成材料設(shè)置的新標(biāo)準(zhǔn)為可持續(xù)性，因此雙方的合作為歐洲、中東、非洲和拉丁美洲地區(qū)的客戶提供了創(chuàng)新的解決方案，這也與Covestro公司的口號“材料解決方案的靈感來自可持續(xù)創(chuàng)新”相吻合。