據(jù)廣州莊杰防水劑訊，5月各個(gè)大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)研究出了不同的紡織黑科技，幾乎被納米材料與3D打印技術(shù)壟斷！

01、東華大學(xué)：二維網(wǎng)狀納米纖維材料制備

近年來，二維納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)纖維材料在環(huán)境防護(hù)、電子器件、生物工程等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊?，F(xiàn)有納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料通常由一維納米纖維材料（直徑 <100nm，如納米管、納米線等）作為構(gòu)筑單元組裝而成，但該構(gòu)筑單元普遍存在連續(xù)性差的問題，導(dǎo)致其聚集體材料面臨結(jié)構(gòu)難以精確調(diào)控、固有納米特性難以保持等局限性，嚴(yán)重限制了材料應(yīng)用性能的大幅提升。

針對(duì)上述問題，東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬教授帶領(lǐng)的納米纖維研究團(tuán)隊(duì)提出了一種將高分子量、低濃度聚合物溶液直接噴射形成二維納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料的新技術(shù)，并將其命名為“靜電噴網(wǎng)”。通過優(yōu)化溶液本體特性，控制泰勒錐尖端荷電流體噴射模式，獲得了高壓電場(chǎng)中均勻懸浮分布的荷電液滴簇，進(jìn)而通過調(diào)控收集器耦合誘導(dǎo)微電場(chǎng)的分布狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了荷電液滴的形變、相變、自組裝的精確調(diào)控，獲得了纖維直徑 10~40nm 的二維納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料（納米蛛網(wǎng)），并成功實(shí)現(xiàn)了蛛網(wǎng)制備原料種類的有效拓展，目前已成功制備了 PVDF、PAN、carbon、TiO2等多種有機(jī) / 無機(jī)納米蛛網(wǎng)材料。

該工作不僅提出了一種新型的電流體動(dòng)力加工技術(shù)，制備出了高性能、多功能的二維納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，也為下一代尖端納米纖維材料的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了指導(dǎo)與借鑒。

 02 、香港理工大學(xué)：納米纖維過濾材料阻隔空氣污染

近日，香港理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系成功研發(fā)一種帶有靜電的納米纖維過濾材料，可以有效阻隔空氣中的污染微粒，以及大部分以空氣傳播的致命病毒，包括流感、非典等。

這種納米纖維過濾材料是由香港理工大學(xué)創(chuàng)新產(chǎn)品與科技講座教授梁煥方領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)測(cè)試采用聚偏二氟乙烯（PVDF）制成，用電暈放電技術(shù)把靜電加入PVDF 納米纖維，使其能夠在近距離與微粒產(chǎn)生電荷相互作用，從而有效吸附微粒。該帶靜電納米纖維可用于有效釋放蛋白質(zhì)類藥物 ( 如哮喘藥 )，讓病人更易吸入，藥物更容易釋放。

對(duì)比已有的帶電荷微纖維或沒有帶電荷的過濾材料，該項(xiàng)新科技突破采用多重靜電隔離層設(shè)計(jì)，具有更高的過濾效率，其過濾效果比現(xiàn)有帶靜電的口罩高 10%。此外，在透氣度、電荷穩(wěn)定性及耐用程度上，該材料都有更優(yōu)質(zhì)的表現(xiàn)，靜電可維持 3 個(gè)月。

梁煥方稱，病毒通常帶有負(fù)靜電荷，容易被帶正靜電納米吸附。這種充電納米纖維最適宜在傳染病爆發(fā)及流感時(shí)使用，因其獨(dú)特的設(shè)計(jì)能吸附直徑小于 100 納米的污染微粒及病毒，防御效果會(huì)很理想。而且，用此技術(shù)生產(chǎn)的口罩和現(xiàn)在市面上的其他口罩價(jià)格上也不會(huì)有太大差異。

 03、新加坡國(guó)立大學(xué)：3D 打印纖維素實(shí)現(xiàn)高效油水分離

近年來 , 油水分離方案?jìng)涫芸蒲腥藛T的關(guān)注。油水分離方案可用于海上油污污染問題的治理，工業(yè)含油廢水的處理以及化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的分離。其中，網(wǎng)格過濾系統(tǒng)由于其低廉的成本，便捷的操作以及高效的分離效率，成為了界面材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

這種方案關(guān)鍵在于材料表面潤(rùn)濕性和微納結(jié)構(gòu)的合理搭配。通過表面化學(xué)和形貌的控制，可以實(shí)現(xiàn)超疏水或者超親水的過濾網(wǎng)膜。然而，目前大多數(shù)研究都集中在金屬網(wǎng)格的表面涂層研究。一旦涂層剝離或者表面粗糙度下降，網(wǎng)膜會(huì)喪失高效分離功能。

針對(duì)上述存在的問題，新加坡國(guó)立大學(xué) Chaobin He課題組， Jun Ding 課題組和新加坡制造技術(shù)研究院共同合作，先利用擠出式 3D 打印技術(shù)打印醋酸纖維素網(wǎng)膜， 再通過水解轉(zhuǎn)換為無定形纖維素，制備出可用于高效油水分離的分離網(wǎng)膜。

通過擠出式 3D 打印技術(shù)可以很好地控制最終產(chǎn)品的形貌和孔徑，從而獲得不同形貌和孔徑的分離網(wǎng)膜。通過控制孔徑的大小，分離網(wǎng)膜的性能（流量和穿透壓力）可以被很好地調(diào)控。此外，打印的分辨率限制還能通過打印不同的離網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)體來得以克服，從而更好地控制分離網(wǎng)膜的性能。

更重要的是，纖維素分離網(wǎng)膜表現(xiàn)出了優(yōu)異的水下自清潔性能。實(shí)驗(yàn)表明，即使網(wǎng)膜在干燥狀態(tài)下被高粘度的油相（如硅油：PDMS）污染，一旦和水接觸，油相會(huì)自動(dòng)脫離其表面，實(shí)現(xiàn)自清潔功能。這得益于無定形纖維素優(yōu)異的親水性以及強(qiáng)力的吸水性。它能在水下產(chǎn)生一定溶脹，同時(shí)保存一定的機(jī)械性能。與之前研究不同的是，本次提出的方法并不依賴材料表面的微納結(jié)構(gòu)，而是利用了纖維素本身的強(qiáng)力親水性能。該研究為用于油水分離的網(wǎng)格過濾系統(tǒng)提供了新的方案思路。

04 、蘭州大學(xué)& 俄羅斯人民友誼大學(xué)：納米材料催化劑處理染料廢水快速高效

推動(dòng)污水處理技術(shù)進(jìn)步的因素不僅包括生物工藝、機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化，還在很大程度上取決于材料化學(xué)領(lǐng)域的突破。最近，蘭州大學(xué)功能有機(jī)分子化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授劉偉生、唐瑜，聯(lián)合俄羅斯人民友誼大學(xué)（RUDN）的化學(xué)家研發(fā)了一種納米混合催化劑，可以快速去除污水中的頑固有機(jī)染料，這種催化劑不需要任何額外的強(qiáng)侵蝕性溶劑。研究成果發(fā)表在“Inorganic Chemistry”上。

他們采用了一種稱為納米金屬有機(jī)骨架（NMOF），即 將 納 米 技 術(shù) 引 入 到 金 屬 有 機(jī) 骨 架（Metal-Orgainc Frameworks，MOFs）材料中制成的混合納米材料。NMOF如今已經(jīng)是材料科學(xué)界的一個(gè)熱門研究領(lǐng)域，這種材料除了具備傳統(tǒng) MOF 晶體材料可設(shè)計(jì)性的優(yōu)點(diǎn)之外，還兼?zhèn)浼{米材料獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，具有優(yōu)異的吸附、傳質(zhì)和催化性能，因此被認(rèn)為在生物醫(yī)藥、物質(zhì)分離、化學(xué)傳感器、磁共振成像等方面都具備潛在的應(yīng)用價(jià)值。

研究員用這種納米材料作催化劑，對(duì)含有亞甲藍(lán)、剛果紅、甲基橙等有機(jī)染料的污水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，這種混合納米材料能夠快速去除水中的染料：甲基橙在 1 分鐘左右的時(shí)間內(nèi)失活，一種叫羅丹明 6G 的穩(wěn)定熒光染料也在幾分鐘內(nèi)被中和。研究團(tuán)隊(duì)還稱，這種新材料在首次使用之后性能沒有損失，他們認(rèn)為可能在重復(fù)使用超過 5次以上時(shí)它的催化效果才會(huì)有所削減。

RUDN 化 學(xué) 系 的 亞 歷 山 大· 基 列 洛 夫（Alexander Kirillov）博士表示：“我們的研究工作改善了原有材料的功能屬性，將促進(jìn)新材料在綠色化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，希望未來可以獲得去除其他污染物的納米材料。”

05 、清華大學(xué)：3D 打印電子纖維和織物成為現(xiàn)實(shí)

3D 打印在可穿戴技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。之前，蘋果與美國(guó)國(guó)防部投入資金超過 1.71 億美元合作開發(fā)柔性可穿戴電子傳感器；韓國(guó)電氣研究院 2017年也提出了 3D 打印電子微結(jié)構(gòu)的新方法，將有助于構(gòu)建各種元件，特別是可穿戴技術(shù)。

近日，我國(guó)清華大學(xué)化學(xué)系張瑩瑩教授團(tuán)隊(duì)，使用配備自制同軸噴嘴的 3D 打印機(jī)直接在紡織品上實(shí)現(xiàn)了纖維的印刷，并使用兩種墨水制作了第一批 3D 打印電子紡織品，這是一種基于碳納米管的導(dǎo)電解決方案，用于構(gòu)建纖維的導(dǎo)電芯和絕緣護(hù)套。

這種方法不同于將電子元件（例如 LED 光纖）手工縫制到織物上的方式，其過程是勞動(dòng)密集且耗時(shí)的。使用 3D 打印機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于它可以在一個(gè)步驟中為織物構(gòu)建多種功能。該方法不僅便宜還易于擴(kuò)展，因?yàn)閲娮炫c現(xiàn)有的 3D 打印機(jī)兼容，不過也有其局限性，即可打印的分辨率受限于 3D 打印機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)精度和噴嘴的尺寸。

項(xiàng)目組希望通過這項(xiàng)工作能夠激勵(lì)其他人建造不同類型的 3D 打印機(jī)噴嘴，這些噴嘴可以生成具有豐富成分和結(jié)構(gòu)多樣性的設(shè)計(jì)，甚至可以集成多個(gè)同軸噴嘴，實(shí)現(xiàn)一步生成多功能的電子紡織品。長(zhǎng)期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)具有前所未有的靈活性，用于可穿戴的混合材料和電子產(chǎn)品的開發(fā)，同時(shí)用于開發(fā)具有集成功能的智能可穿戴系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)的新技術(shù)，例如傳感器、驅(qū)動(dòng)器、通信器材等。

06、天津大學(xué)：納米雜化水凝膠變身速黏“創(chuàng)可貼”

黏附水凝膠不僅可以用作傷口敷料，修復(fù)破損的組織，也可以用來止血以及制備人造電子皮膚。目前，科研人員通過模仿貽貝、藤壺以及沙堡蠕蟲等海洋生物分泌的黏附膠，制備了一系列新型的能夠黏附多種基質(zhì)的水凝膠，這些水凝膠中起到黏附作用的基團(tuán)為鄰苯二酚，其通過與黏附基質(zhì)之間形成氫鍵、離子絡(luò)合以及 π-π 共軛等作用實(shí)現(xiàn)黏附。但是鄰苯二酚基團(tuán)易被氧化，但對(duì)使用環(huán)境要求苛刻，應(yīng)用受到了限制。

基于上述背景，天津大學(xué)劉文廣教授課題組設(shè)計(jì)了一種有機(jī)—無機(jī)雜化的納米復(fù)合黏附水凝膠。將氨基酸的衍生物 — N- 丙烯酰 -2- 氨基乙酸（ACG）與納米生物活性玻璃（BG）進(jìn)行復(fù)合，通過紫外光引發(fā)可快速地制備出具有黏附作用的高強(qiáng) PACG-BG 水凝膠。該水凝膠的黏附強(qiáng)度隨著體系內(nèi)BG含量的變化而改變，通過調(diào)節(jié)BG含量，可以使水凝膠的表面黏附能和內(nèi)聚能達(dá)到平衡，進(jìn)而調(diào)控水凝膠的黏附強(qiáng)度使其達(dá)到最佳，其對(duì)陶瓷、鐵片和豬皮的黏附強(qiáng)度可分別達(dá) 125、142 和 120kPa。

所制備的納米雜化水凝膠具有良好的黏附強(qiáng)度、優(yōu)良的力學(xué)性能、室溫快速自修復(fù)性能及生物相容性。將該水凝膠用于體外模擬胃穿孔的修復(fù)，結(jié)果顯示，水凝膠可以完好地將兔胃的破洞密封，并且倒置時(shí)不會(huì)發(fā)生模擬胃液的泄漏。將修補(bǔ)好的兔胃在潮濕的環(huán)境中放置 3 天，水凝膠依然很好地黏附在破洞處，未發(fā)生液體的泄漏。該水凝膠可隨身攜帶，即開即用，即使干燥后復(fù)水，仍能恢復(fù)黏附性能，有望成為緊急情況自救用的“創(chuàng)可貼”。

07、便于水面作戰(zhàn)穿著的防彈救生衣

在各種水域巡邏稽查的軍警若有一件入水不沉、槍打不透的“寶衣”自然有助其更有效地完成任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿望，俄羅斯研究人員最新研制出一種輕便防彈救生衣。

據(jù)俄羅斯《貝加爾日?qǐng)?bào)》報(bào)道，按照俄聯(lián)邦國(guó)民近衛(wèi)軍水面部隊(duì)的要求，位于莫斯科州的加固復(fù)合高強(qiáng)度材料中心制作出了這種使人既能水上漂又可短暫潛水、防步槍射擊的防護(hù)服，并將其命名為“兩棲”。“兩棲”防彈衣主體部分是一件前胸、后背及兩肋均有護(hù)甲的馬甲。依據(jù)防護(hù)級(jí)別不同，護(hù)甲的材質(zhì)種類包括混有加固材料的超高分子聚乙烯、鋼材和陶瓷。這些護(hù)甲外添加了一層“負(fù)責(zé)”漂浮的襯板，其材質(zhì)按任務(wù)要求不同分為兩種，一種是混有聚丙烯的芳族聚酰胺材料，另一種則是帶有封閉微孔的泡沫聚乙烯與超高分子聚乙烯的合成物。

研發(fā)專家介紹，與其他國(guó)家同類產(chǎn)品相比，“兩棲”防彈衣更加輕便且便于水面作戰(zhàn)。俄國(guó)民近衛(wèi)軍目前正在黑海和貝加爾湖某水域模擬實(shí)戰(zhàn)測(cè)試這款防彈衣，測(cè)試結(jié)果將決定該產(chǎn)品的應(yīng)用前景。

08 、可在水中進(jìn)行呼吸的 3D 打印服裝

近日，英國(guó)科學(xué)家 Jun Kamei 提出了一個(gè)有趣的解決方案 amphibio( 兩棲動(dòng)物 )，這是一種 3D 打印服裝，由柔軟的面罩和身體周圍的“鰓”組成，取代了笨重的潛水服和氧氣瓶，讓穿著者直接從液體環(huán)境中過濾出氧氣從而進(jìn)行呼吸。

據(jù)悉，amphibio 凹凸不平的外形是根據(jù)魚鰓的形狀設(shè)計(jì)的。而功能上，amphibio 的靈感則來源于能在水里呼吸的昆蟲。在水下，它們的身體和水之間會(huì)形成一層氧氣隔層，在保持干燥的同時(shí)，也給了呼吸系統(tǒng)充分的時(shí)間過濾水中的氧氣。

09 、能實(shí)現(xiàn)自修復(fù)的 3D 打印橡膠材料

美國(guó)南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種 3D 打印橡膠材料，如果它破裂或被刺破，可以自行修復(fù)。這種材料可以改變鞋子、輪胎、軟機(jī)器人甚至電子等行業(yè)的產(chǎn)品制造模式，縮短制造時(shí)間，同時(shí)提高產(chǎn)品的耐用性和使用壽命。

該材料使用 3D 打印方法制造，該方法應(yīng)用光聚合原理，通過光來固化所需形狀或幾何形狀的液體樹脂。通過與稱為硫醇的某些化學(xué)基團(tuán)的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)光聚合。當(dāng)使用光聚合進(jìn)行測(cè)試時(shí)，科學(xué)家們?cè)诙潭?5 秒鐘內(nèi)就能夠打印出 17.5 平方毫米的方塊，在大約 20 分鐘內(nèi)完成整個(gè)物體的打印，并可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)修復(fù)。在他們的研究中，展示了材料在一系列產(chǎn)品上的應(yīng)用性，包括鞋墊、軟機(jī)器人、多相復(fù)合材料和電子傳感器。

該團(tuán)隊(duì)正在努力開發(fā)不同的自密封材料，從現(xiàn)有的軟橡膠到剛性硬塑料等各種強(qiáng)度的材料，可用于車輛部件，復(fù)合材料和防彈衣。

10、回收材料制作的新款包袋

以回收利用卡車篷布制作包袋為名的瑞士配飾品牌Freitag，最近推出了用新材料制作的包袋。

自品牌創(chuàng)立 25 年以來，Freitag 的產(chǎn)品一直以回收一種表面防水的卡車篷布為主要材料。盡管品牌使用另外一種環(huán)?？山到獠剂嫌糜谄浞b系列，但對(duì)于包袋，卡車篷布一直是絕對(duì)的主角。這種極具識(shí)別性的卡車篷布有不少優(yōu)點(diǎn)——環(huán)保、耐磨、防水以及獨(dú)一無二的印花，但在柔韌性、重量和透氣度上有局限性。而 Freitag 新發(fā)布的“ToP”系列則試圖解決這一問題。

近期，Freitag 發(fā)布了新系列“ToP”的第一款包 F610 CINNAMON，以及其他三款 F600 CARTER、F640 ROLLIN、F645 PHELPS。這些包款除了繼續(xù)使用回收卡車篷布外，還結(jié)合了柔韌輕巧、由 100% 可循環(huán)使用的聚酯瓶回收加工而成的紡織材料。

“ToP”是“Tarp on PET”的縮寫，“Tarp”指的是卡車篷布，PET 則是用來制作礦泉水瓶的塑料。新材料的出現(xiàn)，一方面增加了 Freitag 包袋設(shè)計(jì)上的靈活性，另一方面也讓品牌在環(huán)保上更進(jìn)一步。新材料使用的是廢棄的礦泉水瓶和飲料瓶，這符合 Freitag 一貫的“Upcycle”（即把廢棄品經(jīng)回收再造后，使其增值成為新的材料或產(chǎn)品的過程）理念。

目前廣州莊杰化工專注研發(fā)和生產(chǎn)紡織防水防油劑、無氟防水劑、三抗整理劑，致力于為客戶提供各類難題和痛點(diǎn)，可免費(fèi)提供技術(shù)支持，解決方案和小樣打版，歡迎來電咨詢：400-888-6775