20种新型功能纤维及纺织品的发展

　 近年，国外发表了一连串的具有奇妙作用和突出性质的新纤维、非织造布及纺织品，扩大了化学纤维的应用区域，以下选取其中20种有扩大前景的种类加以简介。

　　1 可提供动力的服装

　　全称美利坚合众国南卡罗来纳大学的研发集体正研发将棉T恤衫转变成电源的服装，将来可起到超级双层电容器器的作用，并且具有极高的储能比重。通过将该服装浸泡于氟化物溶液中、干燥并在无氟环境中于高温下烘烤和活化，使其纤维表面转变成活性炭，其中少量布样行为电极，而且在活性炭柔性织物的每根纤维上都含磁性氧化物的纳米层，这就可而成为稳定的高性质电容器器，可为手持式移动电话终端机或笔记本电子计算机充电，即使经过上千次充放电后仍能维持高达95%的性质。

　　2 致冷超吸着织物与服装

　　英国Grimsby的超吸着纤维（SAF）制造厂家Technical Absorbents有限公司展出了一种在各种极热环境下，均可使厚重外套的穿着者维持凉感的纤维，其物品名称为“KoolSAF”，它主要瞄准致冷服装市场，其主要优点是降低穿着者的热应力和疲劳，并交给更好的舒适性和性质接受力，可多次洗涤。目前，该纤维已被制成各种服装，可贴身穿着，使穿着者在挨上热应力时温度下降 6 ℃支配，现已用于英国Lincolnshire消防单位行为消防服的内衬。

　　3 防静电、耐磨服装和画面擦抹布

　　日本国TAYCA公司发挥其吸取电磁波的导电纤维，发现了在家用电器（触摸屏、表现器、防护板等）清洁布、手套、大衣和裙竹席等民生区域的应用。这种家用电器专用的导电纤维，可能自由掌握其导电性界限，可提供从1×10 ～ 1×108Ω的产品。由于其在纤维表面包覆了极薄的导电聚合物膜，因此既可维持纤维原有的柔软性和作风，还兼有优良的耐磨性、耐热性和耐湿性等，而且还可基础大概需要进行着色。

　　4 能促使生物器官死而复生的织物

　　德国Dresden（德累斯顿）技术大学纺织机械和高性质材料方法考虑所的考虑人员，将水生甲壳类生物的甲壳素通过湿法纺丝制得了超纯的100%壳聚糖生物质纤维（图 1），并制成成片状纺织品，具有极佳的强度与质量。尽管在中华人民共和国和别的亚细亚洲国家，这种壳聚糖纤维已被用于手术缝合线等区域，但据称都未能达到该产品的水平，因此其可被用于死而复生医疗区域。发挥一种心肌大小的载体间质就可随人体自身母体细胞而发育成长，经过一定周期后织物骨架就会自动溶解，这意义着人类器官可有组织地成长，目前这一想象正接近实际。

图 1 德国德累斯顿技术大学超纯壳聚糖生物质纤维的研制者展示其纱线

　　5 新一代DNA薄片和测定皮肤与美白用特种芯鞘型纤维

　　日本国三菱丽阳公司发现和卖出了行为新一代DNA薄片的新产品 —— “ジェノパ一ル”的“皮肤薄片”和“美白薄片”，其中皮肤薄片可测定与皮肤的而成为和新陈交替关联的遗传因数，而美白薄片可测定与产生黑色素关联的遗传因数，再通过它们的DNA薄片就可评定在打扮品区域要求较高的保湿和美白产品。 DNA薄片是通过在玻璃等基板上高比重固定被称作“俘虏考察器”的合成DNA，由待考察的细胞和组织所抽出样品的DNA进行意见，一次就可大量测定结果物的“遗传因数”。

　　“ジェノパ一ル”是合成了三菱丽阳公司的纤维技术、高分子化合物技术和生物技术的一种薄片，将中空纤维内溶有亲水性聚合物的俘虏考察器固定在三度空间内，再将原先已置入遗传因数的中空纤维排成束状，用树脂固定后切成薄片。过去的DNA薄片将数万个遗传因数收罗在一起进行解析，而ジェノパ一ル则将所搭载的遗传因数缩至数百个。

　　简而言之，皮肤薄片的结果是评定打扮品素材及皮肤所吸取药剂的保湿效果和安全性，搭载了与皮肤而成为和新陈交替关联的遗传因数及与炎症、毒性关联的遗传因数；美白薄片的结果是解析美白物质的过筛和产生黑斑的机理，搭载了与黑斑产生关联的遗传因数和与炎症关联的遗传因数。

　　6 固沙与绿化用纤维

　　东丽公司与中华人民共和国治沙固沙学会订立了采用聚乳酸（PLA）纤维“ェコヂィア”进行固沙和绿化的协商，将以北京近郊总面积100亩的沙地为应用对象，设立该公司的PLA防沙移动材料，目前正选定植物和参预该试验的专家，打算于2015年3月取得收获。PLA纤维是一种可减省原油资源的生物质纤维，在从原材料制造到抛弃的整个生命周期内，可削减CO2的排放量，并具有生物降解特性。

　　7 可消除放射性铯的新纤维

　　日本国千叶大学与环境净化考虑所联合发现了能有效去除放射性物质的除污染技术，所采用的新纤维是一种绿色的锦纶，物品名为“ガガ”，除制成填料外还可制成绳状或清除用的拖布。由于其可在短时间内回收放射性物质，使用简便，因此有能够使“嫁接”技术以分竹席水平加以实行，即依靠放射线在锦纶上切断表面分竹席后，即黏着具有吸铯特性的分竹席，其吸着量可达到沸石的400倍。据介绍，长 1 m的该纤维束可能数百万日元的价格卖出给福岛核电站周边的大厂，用于消除核伸展的污染。

　　8 能简单而有效测定低浓度水质污染的滤材

　　住友3M提出了采用惰性塑料王（PTFE）纤维可有效地测定放射能的滤材制品“3M、エムポア、ラドディスク”系列产品的方案。该方案操作简便，只需把低浓度放射性污染水通过该滤材，就能100%吸着放射性物质，滤材上的放射性可采用轻便的サ一ベ仪器进行测定。ラドディスク在全称美利坚合众国发现，已取得了一些实用功劳。它通过将可选择性捉放射性物质的吸着剂微粒高比重地填充到PTFE片材上，便可测定铯或锶等，基础被测定物质的种类而而成为 4 种方案。

　　9 耐热纳米纤维非织造布电池不了解

　　帝人技术公司发现了可能成批生产的间位芳酰胺纳米纤维非织造布，纤维直径100 nm，制品的耐热性和尺寸稳定性优良，即使在300 ℃下仍可维持其原形，耐氧化性亦佳，目前正发展以锂离竹席二次电池不了解为中心的市场开辟,如图2。采用这种不了解可望提高电动汽车及静态储能用的锂离竹席电池（LIB）的功率安全性、容量及能量比重，且与平常的电池不了解相比可在高容量和高能量比重下降低自燃等危险，优势明显。

图 2 间位芳酰胺纳米纤维的SEM图像

　　10 超高模量生物质纤维素纳米纤维增强聚烯烃

　　日本国新能源与财产技术综合机关（NEDO）表示，现已成功发现了用生物质纤维素纳米纤维增强聚丙烯或聚乙烯（PE）的汽车用新材料，其强度和热尺寸稳定性有所提高，而且纳米纤维与树脂的相容性得到改变，分散均一，以PE为例，只需添加10%的此种纳米纤维，其复合材料的模量便可提高4.5倍。该考虑收获是由三菱化学、DIC、王竹席造纸、星光PMC、京都大学和京都市财产技术考虑所共同参预研制的。据报导，该纳米纤维的比重仅为钢丝的1/5，强度却达其 5 倍以上，热胀大系数是玻纤的1/50，但由于其表面具有亲水性，与树脂的相容性较差，为此发现了表面疏水化技术，使纳米纤维可以均匀分散。

　　11 导热性比铜高数倍的复合材料

　　丰田中心考虑所发现了一种不损害树脂原有隔绝性而导热性可大宽度提高的碳纳米管（CNT）增强树脂。其导热性约为铜的10倍，若与以往所用的氮化硼或氧化铝填料相比，其用量可减少，因此可降低生产成本。实际上，该材料采用 3种树脂基材，其中聚苯硫醚（PPS）行为树脂母体时，将多层CNT分散于与之亲和性较好的PE中，再将它包覆甲基丙烯酸亚乙基缩水甘油酯（EGMA），然后再与PPS混合制得复合材料，其导热性可比PPS单一树脂提高1.8倍。另外， CNT的添加量和填料量可合适降低，同时可通过构造掌握而使其导热性提高 4 倍以上。为了使其导电率提高，选用成果性优的多层CNT是关键，今后将传布应用于环保型汽车部件上。

　　12 导电氟树脂和放热片材

　　日本国纯粹化学公司可提供质量浓度为0.1%以下的CNT水、酒精或甲乙酮（MEK）溶液，其中CNT的直径为 5 ～ 20nm，长度50 ～ 150 μ m，倾向度高，可维持 2 个月以上的高分散性。在PTFE或四氟乙烯-全氟烷基醚（PFA）等氟树脂基本粒子中添加0.05%的CNT后，其体积电阻率变为10 4Ω? cm。因此只添加少量CNT就可使原本隔绝的氟树脂表现出导电性，而生产成本与以往的导电氟树脂合适。若将上述少量高倾向CNT混入聚酯（PET）膜中，就可制成透明导电膜，光透过率达85%以上。目前这一材料正进行情场开辟。

　　另外，该公司还研制了由镀镍或铜的粉末纤维（图3）制成的浸润液，将其涂覆在塑料片材上后制成多层构造的复合材料，具有非均质性的放热特性和电磁屏障性等特点，可用于电竹席设备和部件中。

图3 粉末（左）和镀镍纤维的SEM照片

　　13 能刺激和加速度植物细胞生长的碳纳米管

　　平常人们会认为，碳纳米材料对生物体具有潜在的毒性，但某些考虑却表现，某些纳米基本粒子对植物并无损害，相反可刺激和促使其细胞更快生长。其中， Arkansas大学的考虑表明：低剂量的多壁碳纳米管（MWCNTS）可渗透到种竹席壳中，促使其发芽，并激活和促使西红柿的生长。考虑人员还首次发觉，在很宽的浓度界限内， MWCNTS实际上可促进超过50%的烟叶细胞的培育（图4）。目前，植物细胞培育已被范围大应用于医药、甜料、染料和香水的商业生产。所说进步植物细胞的繁衍和生长实际上是指可增产55% ～64%。上述CNTS和别的纳米基本粒子会影响植物生长程序的事实，在不久的将来定会创造农业的社会实践，并为植物栽培与生长程序中的一连串的事故提供处理方案。

图4 在普通媒质、显露于活性炭的细胞及500 μg/mL的MWCNT存在下，细胞增加的差别

　　14 能治愈褥疮的作用性纤维及非织造布

　　日本国关外天然瓦斯发现公司等发现了一种含碘的作用性纤维“ヨ一ドアミセル”，目前正推动其应用发现。该产品目前通过动物实验已认可具有治疗褥疮的功能，而且以低药量就可达到与涂有褥疮治疗剂片材同等的效果。其中作用性纤维“アミセル”是以酶合成的直链状淀粉与木浆粕为原料，与天然纤维素纤维合成而成的粘胶。这种在“アミセル”中均一分散酶的合成直链淀粉具有包接的作用，可能保存抗菌部分等作用性物质，其中含碘的产品便是“ヨ一ドアミセル”，它可制成具有抗菌作用的布料及非织造布等产品。这种损害治愈材料很容易贴于褥疮或皮肤缺损等患部，从而可减轻患者的治疗处理承当。

　　15 高感度乳腺恶性肿瘤患者专用乳罩

　　乳腺恶性肿瘤在西欧是最普遍的女性恶性肿瘤症之一，仅德国每年就有5.8万女性患者，其中60% ～ 70%的患者接受了遗留于乳房组织内恶性肿瘤细胞的放射治疗。这是一种软治疗，对患者皮肤会产生一些影响，如发红、表皮不安定、脱落、胀大而使伤口扩大等，这些副作用往往令患者十分烦恼。此外，放射治疗也会产生一些后遗症，如穿戴普通的胸罩会有不舒服感。

图5 高感度乳腺恶性肿瘤患者专用乳罩

　　德国考虑者为此特别发现了适于经过放射治疗的乳腺恶性肿瘤患者穿戴的乳罩。有名的纤维考虑所Hohenstein与AmoenaMedizin-Orthopaedie Fecknik公司共同发现了高感度乳恶性肿瘤患者用乳罩，它具有和缓患者经放射线治疗后皮肤敏感的症状。通过立体扫描患者得到其身体数据，设计了缝孔等，并通过解析纤维素材的吸汗性和皮肤意见等，完成了可抑止皮肤发炎的皮肤炎症治愈方案。其产品如图5所示。

　　16 新型生理卫生巾用可自伸长纤维的非织造布

　　日本国花王公司发现的聚烯烃系自伸长纤维及卫生用非织造布曾取得2011年度纤维学会技术奖，由于实现了柔软性和伸缩性等物性共存，因此引起了世人的注视。目前该产品已受理创造专利权 2 件，面对专利权 3 件。

　　聚烯烃系自伸长纤维是以聚丙烯（PP）为芯材、PE为鞘材的芯鞘型复合纤维，经纺丝、拉伸、卷曲、切断工序并正确掌握纤维的高次构造，就可稳定制得在热作用下可自动伸长的纤维。至于非织造布，既要求具有卫生制品所应具有的柔软性和强度，以及快速吸液性和低残液量，还要求纤维的间距尽能够大，因此其在关联非织造布的制造方法上也进行了大量考虑，并实现了打破。

　　17 可预测人体运动情形的“吸引力地毯”

　　英国曼城大学的科学家发现了可考察人跌倒和预测人体运动情形的新型“吸引力地毯”（图6）。他们将塑料光导纤维置于地毯的底层，当有人踩踏地毯和走出图案时该光导纤维会发生弯曲，这时其边上的薄型电竹席仪器就会起到传感器的作用，并将信号传递到计数机中，接着这些信号会被考察并表现出脚印的图像，可用于辨别病人行走程序中的逐渐或出乎意料跌倒等损失。另外，它们还能表现出渐渐变差的脚步或走路习惯的变化，从而可预测出跌倒等突发事件的发生。通过这种地毯可测出公共居住区的老人每年有30% ～ 40%跌倒过，解释在家中跌倒是老人最易发生的危急损失，而在医院门口则约有50%的65岁以上的老人跌倒过。科学家们相信该技术和产品特别适用于医院和有老年人的家庭，特别是发达国家日益危急的人口老龄化倾向。另外，它还可检查早期的化学品溢漏等。

图6 吸引力地毯适用于护理室、医院和养老院

　　曼城大学的跨科目集体采用相像医院扫描的新型层析X-射线摄影技术，通过在时兴地毯的表面采用光扩散可绘制出平面图像。该地毯可选取范围大的个人音信，从生物化学到人体流体的化学信号等，这些全体信号足以检查和答对病人的情形变化。

　　此外，该地毯还可进行廉价改型，以适合居住者所需的运动空间，特别是适合老龄化人口和长期不能自理的人群，并可无阻挡地整合病人的运动空偶然家具，例如安放垫竹席和墙等。

　　18 最抗燃的纤维

　　两年前在全称美利坚合众国的Techtextil North America展会上，PyroTex公司曾展示了一种迄今为止著称最抗燃的纤维——“PyroTex®”。这是一种改性聚丙烯腈纤维，极限氧指数（LOI）达43%，耐碱性、抗紫外光和耐溶剂性好，而最重要的是它不熔化、不熔滴、不产生有害烟雾。

　　2012年5月，该公司投入数百万欧元在西班牙完善工厂，潜在产能约50 t/月。纤维纤度主要为2.2和3.1 dtex，短纤维长度为3.8 ～ 8.9 cm，可制成成非织造布、纺织品和复合材料等，主要应用于公共建筑的内饰材料、防护服、公共往来通达器具的防护材料、滤材及建筑材料等中。经德国Hohenstein考虑所检查，该纤维通过了所有直接挨上皮肤的Ueke-Tex一级准则。它可与羊毛、棉花或粘胶纤维等混织，混入30%该纤维便可有足够的抗燃性。目前，该产品已试用于冶金工业防电弧和电焊喷溅物的工作服内外逸层、军队和消防员的即镐头套及内外衣等中。此外还可制成成防火板、隔热板、复合材料和内修饰织物等。这些制品都通过了 M1电气焊试验、 F1烟比重毒性试验、全称美利坚合众国伸展板燃烧试验及垂直燃烧试验。

　　19 电发热非织造布

　　Norafin公司发现了一种导电非织造布，可用作加热元件或电极。与以往的流体加热器相比，该产本质轻、操作简便，而流体加热器无柔曲性、价格贵，且能效较低；以往的由碳纤维等制成的导电织物或发热纺织品，生产生产成本较高，易破损而造成短路，不柔软，而该导电纤维非织造布发热体则具有良好的悬垂性和柔软性，易吸取树脂，与电源挨上性良好，即使在低于48 V的电势差地域加热，也可实现快捷而均匀的效果。该非织造布可通过水刺或针刺法制得，其电阻可通过导电纤维的混合比例加以调整，且可通过直接与电池等连接而行为可移动的加热元件，用于各种户外用途。

　　由该非织造布（克重100 g/m2）与聚酯树脂结合而成为的发热体，可在短时间内加热至125 ℃，即使形状对立复杂，也可做到均匀的热分散。

　　20 柔性电竹席产品

　　北卡罗来纳州立大学的纺织工程科学家们发现了一种导电纳米涂料（图7），可应用于棉花、非织造布和聚丙烯纺织品等中，而成为质轻而又柔软的系列作用性纺织品，可进步光电池、传感器和各种微电竹席产品的性质。

图7 有钨纳米涂层的石英纤维

　　早在2009年，该大学的化学与生物分竹席工程实验室就开始了这一创新考虑，即通过被称作原竹席层沉积的涂覆方法，将不同化学品显露于纺织品的表面而发生自层压意见，其涂覆厚度合适于人体即镐头发直径的千分之一，这一独有的的性质开启了由纺织品直接制成廉价电竹席产品的新线索。

　　这种导电纳米纺织品的潜在商业应用包括：①个人健康与环境监测，即通过将布料传感器嵌入制伏中，就可实时监视穿着者的心率、体不冷不热活动轨迹；②可发现一种更快测定纺织品上纳米涂层的导电性；③通过在涂覆纺织品上实现多层一体化，就可制成更小、更轻量的微电竹席设备。

　　从以上20种最新发现的作用性纤维的介绍中可能发觉，通过作用化门路可制得多种不同的作用性纺织品，从而打开崭新而又范围大的应用区域，使人们可以享用这些新产品和新技术带来的巨大收入。同时，这些创新线索也有助于开导更多跨科目的科研人员创立出更多、变新奇的纺织品。