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新聞動態(tài)
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納米衣

作者:中國科學院成都有機化學有限公司 來源:http://m.chun-tian.cn 日期:2012-07-09 09:26:31


 清晨第一縷陽光徐徐灑進窗沿,枕巾上的鬧鈴便叮叮地響起。你伸了個懶腰爬起,瞄了一眼睡衣袖口上顯示的今日天氣。你順手撈起床邊的起居服,摸到衣角的顯示屏,手指飛快滑動,各大品牌新出的衣服圖案輪番刷刷顯示。指尖一定,個性的T恤設計已顯示在你的衣服上。廚房里飄出了咖啡香,你還緊盯著窗簾,看美女主持人為你播放早間新聞。換了運動服去跑步,短褲的口袋里為你記錄著行進的速度與距離,上衣則在你汗流浹背時緩緩降溫……這些似乎存在于科幻故事里的情節(jié),也許不久將來到你我身邊。
智能織物將不僅僅在時尚業(yè)中大展拳腳。想象一下,硝煙彌漫的戰(zhàn)場上,軍裝將可與指揮部的電腦相連,隨時傳遞士兵的位置與受傷信息,為救援傷兵爭取許多的時間?;瘜W實驗室中,操作人員的白大褂可隨時更新環(huán)境中微生物、化學藥品污染與輻射指標,提供更多保護。這些智能織物甚至可以為行人監(jiān)控空氣中的污染物,隨時測量心臟病人的生理指標。除了作為人們日常穿著的衣物,智能織物的技術還可更廣泛運用于許多工程制造業(yè)中,如柔性電池、超級電容器、超導直線電機、氫能儲存系統等。長久以來被稱為“夕陽行業(yè)”、以技術門檻低為名的紡織業(yè),即將迎來其高科技的春天。

想讓你的衣服變成iPad? 這需要將織物變成電子設備,配備以傳感器與電池等部件。天然的棉毛絲麻纖維,自然無法追趕上高科技的步伐。高分子工業(yè)的迅速發(fā)展,也無法使尼龍或粘膠纖維的電學性能變得出神入化。而傳統的導電材料——金屬則顯得沉重笨拙,冰冷堅硬。誰也不愿意每日穿得像鋼鐵俠一般行走生活。

碳納米管的問世,使新材料的前景煥然一新。這種中空細管由石墨碳原子形成蜂窩般的六角結構并環(huán)繞而成,直徑不過1納米——相當于把一根頭發(fā)分成10萬份。這些肉眼不可見的細管卻是十八般武藝匯集一身。它們的強度遠勝于鋼鐵,熱傳遞則遠超于銅。同時它們還擁有非常優(yōu)秀的導電性能。通過控制碳納米管的尺寸與結構,它們的導電性能可與金屬或半導體相媲美。然而,如何將這些瑣碎細小的碳納米管“織就”成衣衫?科學家們費盡心思,嘗試了各種方法。

2008年,密歇根大學化學工程系教授Nicholas Kotov將碳納米管倒入導電高分子溶液中,然后不斷將棉紗浸入溶液并取出晾干。這使得碳納米管均勻分布于棉紗表面,并牢牢與纖維結合,為棉紗表面鍍上了導電材料。為了證實棉紗可以導電,Kotov在兩根棉紗間架起了電路,發(fā)光二極管竟神奇地熠熠發(fā)光。這表示織物已經可以承擔相當大的電流,在技術上是一個很大的突破。Kotov更在溶液中添加了可與人類血清白蛋白反映的物質。他發(fā)現,棉紗間通過的電流與白蛋白數量有關聯。這個技術進展為制造監(jiān)控傷員的軍服邁進了一大步。

斯坦福大學材料科學與工程系副教授崔屹則希望制造“紡織電池”。他將碳納米管制成“墨水”。將織物浸泡于這種“墨水”中,碳納米管附著于織物表面,交錯的纖維為電流形成導電的通路,使織物呈現良好的導電性能。即使將織物折疊、彎曲、洗滌,碳納米管也不會脫落。這種新型織物可以儲存能量,預示著新一代柔性電池的模樣。這種“紡織電池”質輕價廉,可迅速充放電,也許有朝一日,它們將可以驅動一些日常的小裝置。然而,它儲存的能量總量并不高,也許無法滿足人們的需求。

德克薩斯大學納米技術中心教授Ray Baughman試圖解決這個問題——為纖維鍍粉末。粉末的表面積大,可以實現更高的存儲密度。然而粉末易脫落,也無法經受洗滌。Baughman另辟蹊徑,先培育出一片碳納米管“森林”,用管軸將其碾成一個50納米厚的納米管網,在其表面噴涂粉末。納米管網的空隙困住了粉末,使其無法自由行動。這些納米管網隨即旋轉加捻成紗,再與棉或毛紗混織,形成導電性能優(yōu)異的超導織物。這種智能織物不僅耐洗耐揉搓,還擁有自潔功能。

如今,美國化學制造商Lintech與碳納米管紡織制造公司Nanocomp都已經瞄上了這些新技術。他們正積極與科學家們展開合作,希冀有進一步的技術突破。也許不遠的將來,我們便可以穿上這些智能織物,在電子時代里走得更遠。

 

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