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制衣材料有“记忆” 服装上演“变形记”#材料#

  把镍钛合金形状记忆纤维加入“体型庞大”的婚纱或者演出服中,折叠后只需用电吹风吹一下就会恢复原形;用聚氨酯类新材料制成的智能运动服、登山服,能在环境温度较高时产生散热和水汽通道;随着“人工肌肉”纤维的应用,未来可能还会出现更“聪明”的具有形状记忆功能的服装。

  近日,俄罗斯斯科尔科沃科学技术学院的研究人员利用挤压成型工艺制成了一种形状记忆材料,这种材料能在变形后恢复原来的形状。

  南开大学化学学院教授、博士生导师刘遵峰告诉科技日报记者,这是一种属于智能材料的形状记忆材料,其能够“记住”第一次成型时的初始形状,在适当条件下它会呈现临时形状,但当受到热、光、电等外界刺激时,其又可以从临时形状回到初始形状。形状记忆材料展示出的自我感知、自我调节、自我适应等一系列智能响应特性,使得它们的发展速度不断加快,在航空航天、生物医学、汽车工业等多个领域的应用也越来越广泛。

  近年来,形状记忆材料与纺织品也碰撞出科技感十足的“火花”,让服装变得有记忆、更“聪明”。

  让纺织品长“记性”的智能材料

  如何才能让纺织品长“记性”?目前可谓条条大路通罗马,能实现形状记忆功能的方法途径非常多。

  最常见的也是最早被应用于纺织品中的是形状记忆合金。1932年,瑞典人奥兰德首次观察到某种合金在室温中变形后,再将其加热到一定温度,材料会发生结构逆转变,自动恢复其原有形状。直到1963年,美国海军军械研究室发现具有形状“记忆”的镍钛合金材料,才让形状记忆合金名声大噪。这种镍钛合金可制成女性文胸的钢圈,也可制成镍钛合金纤维直接加工成纺织品。

  在形状记忆合金后,20世纪80年代又发展起一种应用非常广泛的新型形状记忆材料——形状记忆聚合物。这种材料可以作为功能性涂层覆盖在纺织品上。当外部环境以特定的方式和规律发生变化时,具有涂层的纺织物也会随着变化周而复始地改变形状。

  目前在纺织服装领域中应用的形状记忆聚合物主要是聚氨酯这种高分子化合物,其形状记忆功能,可使纺织物的防水性、透气性等随体温变化,从而达到调节体温的作用。还可设置合适的触发温度,使聚氨酯纺织品褶皱时能恢复到初始的记忆形状,从而达到抗皱的效果。

  此外,随着科技的发展进步,近年来也有科学家利用“人工肌肉”技术,实现纺织品的“记忆”功能。

  制备出蚕丝“人工肌肉”的刘遵峰向记者介绍,“人工肌肉”并不像大众想象的那样是一种人工制造的生物肌肉,而是一种受到外部刺激(例如温度、湿度、电流、压力、光照等)可以快速响应,并产生可逆的膨胀、旋转和伸缩等变化的柔性智能材料。制备“人工肌肉”的时候,可选用体积膨胀时会发生伸缩和旋转的纤维纱线,如多壁碳纳米管、纳米线、石墨烯、尼龙、氨纶、蚕丝、棉线等纤维材料,通过在纤维中加入周期性的螺旋结构,将材料的体积膨胀进行放大。用这种柔性智能材料编制的织物,可以在一定的条件下产生“记忆”。

  随着3D打印等技术的发展,哈佛大学的研究人员用角蛋白(存在于头发、指甲和贝壳中的纤维蛋白)研发出一种生物相容性材料。他们从废弃羊毛中提取角蛋白,将这些角蛋白作为墨水,3D打印成扁平星形、环形和扁平条形等不同形状的纸张。研究人员选取一种形状的纸,将其放入过氧化氢和磷酸二氢钠溶液中,纸张现有的形状就会被预设成永久形状,当纸张拥有新形状后,只要放入水中即可恢复为预设的永久形状。

  形状记忆材料解锁服装更多功能

  目前,形状记忆材料在服装中应用最广泛的就是形状记忆合金。比如镍钛合金最早被应用于文胸内,起托垫保形作用。即使在清洗穿戴过程中发生变形,也会被体温“暖”回原形。如今这种文胸在市场上已不鲜见。

  随着技术的不断进步 ,镍钛合金形状记忆纤维也越来越多地应用于纺织服装中。比较常见的是把镍钛合金形状记忆纤维加入“体型庞大”的婚纱或者演出服中,这样在运输和储存过程中便于折叠。在使用前,只需用电吹风吹一下,就会立刻恢复“出厂设置”。

  也有英国防护服装和纺织品机构把镍钛合金形状记忆纤维应用到防烫伤服装中。通过把镍钛合金形状记忆纤维加工成宝塔式螺旋弹簧状,再进一步加工成平网状,然后固定在服装面料内。当该服装表面接触高温时,形状记忆纤维的形变被触发,纤维迅速由平网状变回宝塔状,在两层织物内形成很大的空腔,使高温远离人体皮肤。

  不过由于含有合金纤维,衣服不可避免地会带着一些金属特有的灰色调,这对需要布料的颜色、质感丰富多样的服装行业来说,无疑是拖了后腿。而且由于原材料、加工技术等限制,合金纤维形状记忆纺织物很难被大范围推广。

  而具有形状记忆功能的聚氨酯类新材料则可以很好地解决这些问题,以最常见的由PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)高聚物制作的形状记忆纺织品为例,它属于力与体温联合刺激诱发形状记忆功能的材料,靠体温或者用手抚摸,就能“熨”平服装。关键是这种材料的分子链为直连结构,易于纺丝加工,还容易染色,耐气候性和耐溶性好,因此更容易被应用于纺织材料中。目前已经开发的产品主要有毛精纺面料、针织面料、经编面料、无缝内衣、毛衫、地毯等,这些产品已经逐步走向市场。而我国开发的PTT长丝系列也已经达到较高水平,规格齐全、品种多样。

  日本三菱重工的一家子公司也开发出一种聚氨酯类新材料,其与外衣面料层压复合,使服装能在环境温度较高时产生散热和水汽通道。目前已有此种材料的商业化产品问世,如智能运动服、登山服等。

  未来可能会出现更“聪明”的具有形状记忆功能的服装。“由蚕丝‘人工肌肉’纤维制成的运动服在人体发热出汗时,会自动缩短成短袖短裤,便于排热排汗;在人身体干燥时,又会变成长袖长裤以实现保暖性。通过这样的方式可以让穿戴者获得更好的体验。”刘遵峰表示。

  形状记忆纺织品有待质与量的突破

  国外在形状记忆纺织品的研究起步较早,整体技术水平比较高,积累了丰富的数据源,可实现的智能化程度也比较高。与国外相比,国内在形状记忆纺织品方面的研究虽然较多,但很多都处于试验阶段,用料比较单一,整体创新度不够,且大多为跟踪研究,许多新的品种尚在开发中,实现规模化工业生产尚有难度。

  对于已经研发出的一些形状记忆材料,由于成本较高,材料加工性能较差以及记忆效应的稳定性不佳,因此很难进行大规模生产和推广。

  同时,在这一领域存在人才队伍相对薄弱、竞争乏力、投入少、开发力度不够等问题。比如毛衫类是PTT最有特色的品种,加入这种材料,可以改善毛衫的蓬松度和毛型感。但这个产品产业链长,纺纱、染纱、织造等分属于不同企业,导致产品开发滞后,需要上下游企业加强合作,才能早日实现产品在量和质上的突破。

  不过随着形状记忆材料制备加工技术和纺织服装合成技术的不断发展,以及形状记忆材料基础理论的日趋完善,形状记忆材料的应用将遍及纺织服装工业的各个领域,它对开发纺织产品和服装设计的促进作用将是无法估量的。

  来源:科技日报

【济宁市加快都市区一体化融合发展】11月1日上午,“全面小康 奋进山东”主题系列新闻发布会(济宁专场)在济南市召开。我市围绕“牢记总书记殷切嘱托,奋力开创济宁争先进位和高质量发展新局面”的主题,就近年来医药卫生、城市建设、交通规划等方面介绍了基本情况并回答记者提问。

城乡融合 一体发展

现代化都市圈(区),是“十四五”时期国家新型城镇化建设的一个重点。我市全力推进“都市区一体化融合发展”,集中优势资源,引导交通、生态、文化、公共服务等重大项目和要素协同良性配置,建设高能级现代化城市,着力打造“淮海经济区中心城市、鲁南经济圈排头城市”。

据了解,推动“都市区一体化融合发展”,我市具有得天独厚的条件。济宁城市结构是一个非常典型的“组群结构”,现辖11个县市区和4个功能区,其中的任城、兖州、邹城、曲阜、嘉祥5个县市区,任何两个县市区的城区之间,1小时左右都能够通达。同时,这5个县市区聚集了全市1/3的土地、1/2的人口、2/3的经济总量、4/5的财政收入,是市域内资源最集中、人口最集聚、经济最发达、设施水平最高的区域。此外,由于市区面临采煤塌陷地的问题,严重制约了城市发展空间,必须进一步拓展发展空间、优化空间布局。

交通连接 方面

围绕“都市区一体融合发展”,近年来我市做了大量工作。

2018年年底,106公里“大二环”竣工通车。去年年底,41公里的内环高架快速路主线通车,标志着我市迈入立体交通新时代。今年年底,横贯我市的鲁南高铁通车,明年新机场投入使用,将进一步加速各县市区融合。

目前,我市已逐步形成“北有日兰高速、西有济徐高速、东有京台高速、南有济邹高速”都市区高速外环。下一步,我市将依托内环高架和绕城高速,加快构建都市区一体化快速交通体系,把我市打造成为全国全省综合交通重要枢纽城市。

功能互补方面

都市区内产业基础好、互补性强,有1个国家级高新区和6个省级开发区,必将产生巨大的集聚效应和强大的竞争力。特别是2018年以来,我市大力推进中心城区“一二三四”重点建设任务(“一核引领、两环支撑、三带协同、四城驱动”),太白湖新区、蓼河新城、运河新城、西部新城、颜店新城等新区拔地而起。

港航物流 以港促产

济宁在历史上因运河而兴,被誉为“运河之都”。近年来,我市持续放大京杭大运河“黄金水道”优势,组建了济宁港航集团,全力打造全国一流内河航运体系,努力建设中国北方内河航运中心。现如今,济宁航运能力在运河沿线12个港口城市中居第一位,是国家确定的京杭运河6个重点建设港口之一。

按照“以港促产、港产融合、港城协调、产城互动”的发展格局,我市大力发展“铁水联运+港口+产业+园区”运营模式。规划建设主城港区、梁山港区、微山港区等十大港产融合区,依托港口功能,布局高端装备制造、食品加工、商品贸易及信息服务等产业,打造出运河物流特色核心区、先进制造业集聚区、新旧动能转换先行区,构筑运河物流产业带。目前,已建成梁山京杭铁水联运港等一批铁水联运现代化港口,围绕港口建设了江北粮食物流园、钢铁物流加工基地等产业园区。

做好 港航物流 “大文章”

我市加快推进港口、航道等港航基础设施。主动对标青岛港等大型港口,重点推进梁山港、济州港、龙拱港等千万吨以上的大型现代化港口建设,争取3至5年时间,济宁港吞吐能力达到1亿吨。湖西主航道“三改二”和支线航道提升等工程,构建“一干双线十二支”内河航道网络。目前,京杭运河济宁以南主航道全部达到二级通航标准(可通航 2000吨船舶)。

医疗卫生 显著提升

在全面建成小康社会过程中,卫生健康是重中之重。我市把卫生健康事业摆在优先发展位置,创新实施的“先看病后付费”“万名保健医生进农户”、医患纠纷第三方调处等工作举措,上升到全国层面推广。

2016年以来,市委、市政府接续实施两个医疗卫生“三年行动计划”,全市医疗卫生硬件条件和服务质量显著提升,一些工作走在全省前列。“十四五”期间,我市将深入实施医疗卫生“六大工程”,全力推动医疗卫生综合实力进入全省“第一方阵”。

实施 公共卫生 跃升工程

投资70多亿元,启动总建筑面积84万平方米的市公共卫生“五大中心”建设。其中,市公共卫生医疗中心聚力建设国家三级传染病医院,中医医疗中心聚力建设省内一流中医院,重症医学中心聚力建设省内一流重症患者救治基地,检验检测中心聚力建设国内一流的地市级疾控中心检验检测实验室,筹建济宁健康护理学院。

实施 医疗能力登峰工程

未来5年,我市将遴选10个省级、100个市级临床重点专科,向国家级、省级临床重点专科发起冲击,持续保持全省先进位次。

实施 基层卫生攻坚工程

提升县级医院服务能力,2025年前,20家县级医院达到三级水平。实施基层卫生服务能力提升攻坚,从今年起,市财政连续3年、每年列支3000万奖补资金,每年带动4至5亿元资金投入,支持乡镇卫生院和社区卫生服务中心硬件建设,提升服务能力,确保重点指标进入全省先进位次。(记者 刘伟栋)


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