《百吨级温感形状记忆生物基氨纶产业化》

  • 来源专题:现代化工
  • 编译者: 武春亮
  • 发布时间:2024-07-10
  • 江南大学纺织科学与工程学院/针织技术教育部工程研究中心成功研发出一种温感形状记忆氨纶产品,当环境温度低于转变温度,纤维表现为无弹或弱弹,形状固定率≥80%;环境温度高于转变温度,纤维恢复到初始形状,迅速转变为高回弹,形状恢复率≥90%。
    经中国纺织工业联合会鉴定,该项目成果达到国际先进水平。
    此前,与国际先进水平相比,国内在高端氨纶产品的研发和生产技术上仍存在一定差距,尤其是在功能性、环保性以及差异化氨纶产品的研发上还缺乏自主创新能力。
    江南大学纺织科学与工程学院/针织技术教育部工程研究中心教授蒋高明团队与连云港杜钟新奥神氨纶有限公司合作,历经5时间,攻克了生物基合成、可降解、熔纺或湿法纺丝制备的温感形状记忆氨纶纤维物理性能差、低效率生产及应用领域受限等温感形状记忆氨纶生产关键技术“突破点”。研发的温感形状记忆氨纶以生物基聚酯二元醇作为主原料,采用干法纺丝工艺生产,超高的形状固定率和形状恢复率让面料有记忆功能,且温度变化可以实现原始形状与临时形状相互转变。
    据江南大学纺织科学与工程学院副教授万爱兰介绍,温感形状记忆氨纶适用于开发基于压力响应和结构响应的辅助医疗用品、运动护具、热湿舒适服装面料,如免烫衬衣、瑜伽服、无缝紧身衣、塑形压力袜、糖尿病人压力袜口等领域。此外,团队和企业还联合开发了抗菌、消臭、防脱散及远红外功能的温感形状记忆氨纶功能化技术,将继续拓展温感形状记忆氨纶的应用领域。
    目前,该项目已形成百吨级温感形状记忆氨纶产业化生产线,产品已应用于运动服装和辅助医疗用品,形成良好的经济和社会效益。
    生物基氨纶主要是指其所用的BDO单体来源于可再生物质,如玉米、马铃薯、蓖麻油、纤维素等天然可再生资源。
  • 原文来源:https://www.chemall.com.cn/news/show-186732.html
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  • 《新型仿生形状记忆支架,促进人工血管三维内皮化》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-05-25
    • 中国科学院深圳先进技术研究院杜学敏副研究员及其研究团队构建了一种可从二维到三维自卷曲闭合的仿生小口径血管支架,并成功实现小口径血管快速三维内皮化。相关研究成果以“Programmed shape-morphing scaffolds enabling facile 3D endothelialization”为题发表在材料领域权威期刊Advanced Functional Materials上,论文第一作者为先进院赵启龙博士,通讯作者为杜学敏副研究员。 据WHO统计,心血管疾病是目前全球致死率最高的疾病,每年因心血管疾病死亡的人数超过1750万。目前,心血管疾病临床治疗有效方式之一是动脉搭桥术。但该治疗方式严重依赖自体血管移植,且易诱发一系列并发症,由此,心血管疾病治疗仍面临巨大挑战。近年来,随着新材料与组织工程的迅速发展,人工血管构建有望成为未来新的心血管疾病治疗方式。然而,如何成功实现血管内皮化,避免植入后发生血栓性栓塞乃至失效,仍是人工血管构建的一大难题。 为解决该难题,杜学敏博士研究团队创新性地将仿生智能材料用于人工血管构建中来。基于前期在材料三维可控形变设计(Advanced Materials, 2017, 29, 1702231),与利用外场(NIR)触发功能化植入柔性电子自适应形变成功经验(Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120),研究团队结合形状记忆材料和静电纺丝技术,成功设计并构建了一种具有双层结构的新型仿生小口径血管支架。研究团队利用形状记忆材料独特的形状记忆特性,成功实现了平面薄膜支架在生理温度(37 °C)触发下,从临时二维薄膜形态转变为终态三维微管形状,从而实现了人工血管塑形。 图1 平面薄膜支架在生理温度(37 °C)触发下,从临时二维薄膜形态转变为终态三维微管形状 更进一步,研究团队通过在形状记忆薄膜内面设计一层促细胞粘附的静电纺丝层,实现了血管内皮细胞在平面复合支架上均匀、稳固黏附;同时,在塑形层的作用下,实现了小口径血管支架内腔三维仿生细胞排布。研究发现,血管内皮细胞在可形变血管支架内,经三维培养后可形成高度类似血管内膜组织结构的完备血管内皮细胞单层。 图 2 微管支架形貌图与力学分析(左),支架从临时二维薄膜形态转变为终态三维微管形状及其生物相容性分析(右) 图3 血管内皮细胞三维培养和内皮化 相关成果不仅为快速内皮化的人工血管构建提供了全新路径,而且也有望实现仿生的血管内膜体外模型构建,及进一步用于心血管疾病治疗药物的筛选。更重要的是,该研究发展的基于仿生智能材料的组织工程构建方法也有望作为一种普适性策略,推广并用于构建其他复杂结构的人造组织和器官。 该研究工作得到了科技部重点研发专项(2017YFA0701300)、广东省引进创新创业团队(2013S046)、粤港科技合作资助计划(2017A050506040)、深圳市孔雀团队以及深圳市基础研究(JCYJ20170307164610282)等项目的资助。
  • 《金属所研发出高阻尼、高吸能与形状记忆兼得的镁基仿生材料》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-05-13
    • 除了高 比强度、比刚度以及优异的导热与电磁屏蔽等性能,镁的阻尼性能显著优于大多数工程金属材料,甚至可比肩一些常用的高分子材料,但其强度与耐热性明显高于高分子材料,因此在减震、吸能、降噪等方面突显优势。镁及其合金的强度、刚度、塑性和断裂韧性仍低于钢铁和铝合金,且抗高温蠕变能力差,制约了其广泛应用。众所周知,金属材料的 强度与阻尼性能表现为相互矛盾的倒置关系,一方面通过对位错运动的限制可实现强度的提高,另一方面阻尼则要求位错易于运动和摆脱钉扎,这导致依赖经典的材料强化手段必然以牺牲阻尼性能为代价。 如何在不显著提高密度且不降低阻尼性能的前提下,实现镁和镁合金强韧化成为 具有挑战性的关键科学问题 。 与人造材料相比,天然生物材料的宏观力学性能通常显著优于其基本结构单元的简单加和,本源在于其复杂、多尺度的自组装结构。诸如 贝壳、骨骼等在微观上呈现三维相互贯穿式结构,各组成相保持连通且相互穿插,由此实现各组成相在性能与功能上的优势互补,以及材料的同步强韧化。对自然界神奇“结构 - 性能关系”的理解为设计综合性能优异的新材料提供了独到的思路。 最近,针对航空航天、精密仪器等领域对于材料减震、吸能等方面的性能需求,中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室刘增乾、张哲峰,钛合金研究部李述军、杨锐等与美国加州大学伯克利分校、中国工程物理研究院开展合作,借鉴天然生物材料三维互穿微观结构的理念,将镁熔融浸渗至增材制造的镍钛合金骨架,构筑成轻质、高强、高阻尼、高吸能镁 - 镍钛仿生复合材料。 微观三维互穿仿生结构不仅实现了镍钛增强相与镁基体在性能优势上的互补与结合,而且赋予材料形状记忆与自修复功能。首先,组成相在三维空间相互穿插有利于促进相互间的应力传递,弱化应力集中,使两相的变形更加协调,更好地发挥了镍钛增强相的强化效果,仿生复合材料的强度显著高于基于混合定律的简单叠加。其次,仿生复合材料中基体与增强相之间不仅依靠界面的冶金结合,而且存在三维穿插的机械互锁,有效地避免了因界面开裂造成的过早失效,赋予材料良好的损伤容限。再次,仿生复合材料中组成相在三维空间的贯通,不仅充分保留了镁基体的阻尼性能,而且两相之间的弱界面结合可引入微屈服、微裂纹等新的阻尼机制,进一步提高阻尼性能。此外,在特定温度范围( >150 ℃),镍钛增强相骨架的形状记忆效应与镁基体的蠕变行为具有耦合效应,镍钛的回复应力远高于基体的蠕变应力,使得形变损伤后的仿生复合材料可通过常规热处理恢复其初始形状和强度,达到形状记忆兼具自修复功能的双重效果,并且可往复循环利用。 通过多重机制分别提高强度和阻尼性能,新型仿生复合材料突破了两者之间的相互制约关系,实现了镁合金的强度、阻尼和能量吸收效率等多种性能的良好结合,综合性能优于目前已知的工程材料,有望成为精密仪器、航空航天等领域需求的新型阻尼减震材料。 上述工作于近日发表在《 Science Advances 》 6 (2020) eaba5581 ,文章第一作者为中国科学院金属研究所博士研究生张明阳。相关工作得到了国家自然科学基金、“兴辽英才计划”和中国科学院前沿科学重点研究计划等项目 的资助。