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快来了解近期的这些纺织黑科技!

发布时间:2019-10-20        阅读次数:551
 01   南京工业大学:   水凝胶支架可抑制增生性疤痕 由于炎症加剧、肌成纤细胞增殖和胶原分泌过多等原因,容易形成一种常见的临床病理性疾病—增生性疤痕(HS)。虽然目前各种仿生ECM(细胞外基质)生物材料已被设计用于HS治疗,但大部分材料无法在伤口修复中同时起到生物功能和应用功能。因此,带有抑制疤痕功能的生物分子或药物的仿生支架成为无疤皮肤再生的希望。这些支架不仅可以运载治疗药物和细胞信号因子,还可以提供细胞增殖的结构。然而,尽管合成聚合物支架可以模拟ECM的机械性能,但很少能够模拟除胶原蛋白之外的ECM组分。此外,免疫和过敏风险可能会限制其在过敏体质上的应用。   南京工业大学研究员迟波课题组针对这一问题开发了一种基于静电纺丝、光控交联的γ-聚谷氨酸/人参皂苷Rg3(GS-Rg3)多功能水凝胶纤维支架,用于组织修复和伤口治疗。仿生纤维支架在附着小肽的作用下,促进成纤维细胞的增殖、分化,形成有组织的空间填充基底,在早期伤口闭合前进行凹陷处的组织修复。通过后期持续释放GS-Rg3,纤维支架进一步促进组织无疤痕的伤口愈合。此外,这些生物功能化的纤维支架表现出持续的GS-Rg3释放而没有爆发效应。因此,这一成果为加速伤口愈合和抑制HS形成提供了良好的治疗方案,并且在再生医学和药物递送方面具有潜在的应用价值。   02   中国科学院:   凯夫拉气凝胶纤维隔热保温性能更优异 因防寒服装对保暖性、轻便性以及功能化要求提高,造成了对其基础材料——保暖纤维的要求也越来越高。20世纪50年代,美国杜邦公司开发出了异形纤维,化学纤维的光泽性、蓬松性等特性得到了极大改善。在众多的异形纤维之中,中空纤维因为显著提高了其内部静止空气的含量,因此化学纤维的保暖性能也明显提高。20世纪70年代,科研人员开发出超细纤维,由超细纤维制作的人造皮革等仿生材料使化学纤维的保暖性能与天然材料平齐。   通过对中空纤维和超细纤维的研究发现,纤维材料的保暖性能与纤维材料内部静止空气含量成正比,与纤维直径大小成反比,与整体材料密度成反比。气凝胶纤维具有孔隙率极高、密度超低等特征,理论上是隔热保温效果最好的一种纤维。但同时,高孔隙率也使其制备面临着极大挑战。   鉴于此,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张学同团队通过溶解杜邦TM的Kevlar(凯夫拉)纤维获得纳米纤维分散液,然后经湿法纺丝、特种干燥等过程制备出了一种具有高孔隙率(98%)和高比表面积(240 m2/g)的凯夫拉气凝胶纤维。该气凝胶纤维具有优异的力学性能,可以任意弯曲、打结、编织等。同时具有优异的隔热性能,常温下热导率仅为0.027W/m·K,在低温下其隔热性能是棉布的2.8倍,可在-196℃~300℃的极端环境下长时间发挥隔热保温性能。此外,该气凝胶纤维还具有优异的化学稳定性,可进行染色、疏水化、化学镀等多种改性且不损伤气凝胶主体骨架结构。而且该气凝胶纤维也可以通过填充相变材料制备成空调纤维,其热焓值可达162J/g,远超现有商用Outlast空调纤维的热焓值。   03   华盛顿州立大学:   新型植物材料有望替代泡沫塑料 美国研究人员开发出一种环保植物性材料,其隔热性能优于聚苯乙烯泡沫塑料,未来有望成为制造一次性咖啡杯等用品的替代材料。近日,美国华盛顿州立大学发表报道称,这种环保材料主要由植物纤维素纳米晶体构成,制造过程简单,且无需使用有害溶剂。   聚苯乙烯泡沫塑料广泛用于制造一次性咖啡杯及多种建筑材料,但其原料通常来自石油等不可再生能源,生成的聚苯乙烯高温条件下可能产生对人体有害的成分,且无法自然降解,燃烧时还会造成环境污染。此前研究人员曾尝试用植物纤维作为替代品,但强度和隔热性较差,高温高湿度条件下易降解。   在华盛顿州立大学团队开发的新材料中,从木浆中提取出的植物纤维素纳米晶体约占75%。研究人员在植物纤维素纳米晶体中加入另一种高分子材料聚乙烯醇,使其合成一种独特结构,实验显示其隔热性比聚苯乙烯泡沫塑料更佳。研究还显示,这种环保材料质量较轻,可支撑自身重量200倍的物体而不变形,还可自然降解,燃烧不会产生污染性烟尘。   相关研究已发表在《碳水化合物聚合物》杂志网络版上。论文作者之一、华盛顿州立大学机械与材料工程学院助理教授阿米尔·阿梅利说,作为可再生材料的植物纤维素纳米晶体隔热和机械性能好,可节约化石能源,降低对环境的影响。   04   北京航空航天大学:   多尺度螺旋纤维束用于可拉伸组织工程 近日,北京航空航天大学赵勇研究团队与麻省理工学院(MIT)郭明研究团队受天然生物组织多尺度螺旋纤维结构的启发,通过静电纺丝结合连续加捻技术设计制备了具有多尺度结构的螺旋纤维束,这种螺旋纤维束除具有优异的力学性能外还具有超高可拉伸性。利用该结构特点,研究团队采用生物相容性材料制备了具有细胞动态拉伸稳定性的人造微组织,研究了细胞在多尺度结构螺旋纤维上的动态取向、生长、增殖和分化行为。通过机械拉伸和三维实时观测,探究了不同结构纤维束在动态拉伸状态下(包括拉伸和弯曲等)作为细胞支架的生物活性和稳定性。   研究表明,由于具有独特的螺旋结构,多尺度纤维束在动态拉伸细胞活性方面明显优于直线性纤维束。材料表面的多尺度周期性拓扑结构不但可以改变细胞的物理特性,如细胞的成活率、体积、取向、生长脱落,同时还可以通过调控细胞种类及特定转录因子向细胞核的运输,诱导充间质干细胞朝肌肉细胞的定向分化,此类多尺度螺旋纤维材料在未来有望用于组织器官修复替代品,如韧带肌腱组织等。   该研究提出了一种普适性的制备多尺度结构螺旋纤维的方法,该方法为制备新型大应变生物材料提供了新思路,通过添加其他活性成分、调控组成和微观结构,所制备的材料有望在健康监测、组织工程支架材料等领域得到进一步的应用。   05   中国林业科学研究院:   纤维素改性实现资源高值化利用 近年来,随着对石化资源短缺和环境污染问题日益关注,利用纤维素、木质素、淀粉、蛋白质等可再生资源制备聚合物材料成为研究的热点。纤维素作为自然界储量最丰富、价格低廉、可生物降解和可再生的天然高分子已被广泛应用于日常生活。由于单纯的纤维素材料性能比石油基产品差,因此通过对纤维素改性以增强其功能性和使用范围是实现农林生物质资源高值化利用和发展可持续经济的重要途径。   近日,中国林业科学研究院林产化学工业研究所研究员储富祥团队围绕采用绿色制备技术实现农林生物质资源高值化利用这一主题,对纤维素进行修饰改性,制备了可用于无金属光引发ATRP的纤维素基光引发剂,并实现了对接枝共聚物分子量、分子量分布的活性可控。该工作采用α-溴苯乙酸对纤维素进行修饰改性,制备纤维素基光引发剂EC-B-Br。然后利用该引发剂分别引发生物质基单体,例如甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、甲基丙烯酸糠基酯(FMA)、松香基单体(DAGMA)的ATRP聚合,研究结果表明无金属光引发ATRP过程具有较好的可控性,且链端基Br具有较高的保真度。可以进一步通过无金属光引发ATRP进行链延伸,制备出具有嵌段侧链结构的纤维素基接枝共聚物。该成果为设计具有明确结构的纤维素接枝共聚物,并进一步扩展其应用领域提供一种新方法。   06   东华大学:   超级仿生材料构筑多重防护性能 近日,东华大学纤维材料改性重点国家实验室教授游正伟团队在多功能防护材料领域取得重要进展,提出了利用多反应性基团在一个材料里构筑多重防护性能的新思路,将具有室温可逆动态裂解、金属配位、光解等多重反应性的丁二酮肟氨酯基团引入到聚氨酯材料中,相应地获得了同时具有强韧、力学梯度、室温自发自修复、荧光性能多合一防护材料。   基于上述材料,该研究团队构建了一张超级防护膜,该膜展现出了快速的表面划痕自修复能力、优异的抵抗尖锐物体穿刺的能力、荧光防伪性能,以及对塑料的无缝贴合能力,该膜潜在应用于电脑、手机、证书等贵重物品的防护。该工作初步展现了聚肟氨酯的多重反应性、优异性能和潜在应用,并且还可以进一步衍生,获得一系列新材料。   该研究团队通过深入研究金属离子对上述丁二酮肟氨酯的配位作用,利用铜离子配位既提高了材料的力学性能,同时促进肟氨酯基团的动态交换反应,提升了材料的室温自修复性能,为解决自修复材料中普遍存在的高力学性能和自修复效率的矛盾提供了新思路,获得了具有已报道的最大强度和韧性的室温自修复弹性体。   值得一提的是,本工作涉及的核心原料(丁二酮肟、异氰酸酯)为廉价易得的工业品,可以通过简便的一步法构建聚氨酯材料,也可以通过合理的设计引入到其它材料中研制一系列功能材料,具有广阔的应用前景。

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