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文
摘
要
提到纺织,大家最先想到的可能是穿在身上的衣服,或者是棉、麻、化纤等织物面料。日常生活中,纺织类衣物更换频率高,无论是焚烧还是掩埋,都会造成严重的环境污染。而且,我国纺织类衣物回收利用率较低,欧美发达国家能达到25%左右,而国内只有1%。
如何解决这个问题?西安工程大学纺织科学与工程学院的智能功能纺织复合材料创新团队通过研究实验,利用技术创新不但提高了纺织类衣物的回收利用效率,而且对生态环境保护大有裨益。
废旧牛仔布研发出可做家具环保复合材料
众所周知,牛仔布的印染会造成污染,纺织业废水排放占工业企业废水总排放量的21.5%,并且纺织废气是大气污染的重要来源之一,其危害比废水更难控制。在西安工程大学纺织科学与工程学院的实验室里,智能功能纺织复合材料创新团队带头人、副教授樊威与团队的成员在做复合新材料的相关实验。宽大的桌子上摆着各种由他们研发出的新材料。"这些是我们用废旧牛仔裤研发出的复合新材料。"樊威介绍到。大家可能很难将桌面上的材料与废旧纺织品联系起来。废旧牛仔服使用的材料几乎百分百纯棉纤维,科研团队先将废旧牛仔裤开松成纤维,再经过特殊的纺织工艺进行加工,制成了类似粘片一样的材料。这种材料可以作为保温材料或隔音材料,也可以在墙体内的隔热层中使用,非常环保。
樊威拿起一块"硬板",这是在保温材料的基础上经过技术处理后衍生出的新材料,这种材料可以用来制作家具,替代木地板等。团队经过反复试验,利用废旧牛仔服装开松的棉纤维为增强材料,聚丙烯纤维为基体材料,再使用一系列成型工艺,生产出了一种三维废旧纤维增强复合材料。它的力学、吸湿、剥离等都超过了优等刨花板的性能,并且是零甲醛,实现了废旧纺织物的绿色利用。由于牛仔服装回收量大、纤维构成单一,团队已熟练掌握了这类以棉纤维为主要成分的废旧纺织物循环利用技术。
将电子设备集成到织物中研发出新型智能服装
"随着人们生活水平的提高,现在人们越来越关注健康问题,具有心率、脉搏及人体运动状态等实时监测功能的智能可穿戴纺织品受到了人们欢迎。"樊威说,智能纺织品无疑是今后纺织品发展的重要方向,并且将成为人们日常生活的一部分。
"我们经过大量研究发现,一种高聚物材料添加特殊的功能性纳米粒子后,经过极化处理可加工成压电纤维,能够对外部载荷作出电信号响应,而且频响宽、灵敏度高、耐腐蚀性好,同时这种压电纤维易与普通纤维结合编成智能织物,是一种理想的智能纺织材料。"樊威介绍,他和团队的成员用压电纤维制造了一些智能可穿戴纺织品,既能够监测,还具备可加工性能好、耐水洗等优点。除了普通人的身体功能监测,还可以用于运动员的训练和比赛,通过对运动员的发力点、运动姿态等进行监测和分析,向运动员进行反馈,帮助运动员提升训练水平、降低关节损伤。
实现了为航空航天领域装备"量体裁衣"
除了废旧织物再利用以及智能穿戴织物外,樊威和他的团队还致力于研究航空航天等领域的三维纺织复合材料。"这小块的三维复合材料,它的比重不到钢的1/4,但它的抗拉强度是钢的7-9倍。"樊威解释说,航空航天领域的装备使用的结构复合材料,对力学性能要求很高,拉伸强度要过关,同时对层间性能要求也很高,这样材料的整体强度才能上去。为了克服传统层合板复合材料层间强度低、层间剥离或开裂的问题,需要采用层间也存在纤维或者纱线的三维整体织物作为增强材料。
"航空航天领域的装备、配件许多都是异形件而不是标准件,为此我们研发出了生产三维整体织物的设备和异形件制造工艺,实现了为航空航天领域装备的量体裁衣。"樊威副教授介绍到。
创新"纺织"还有更多可能
在结构—功能一体化纺织复合材料的研发及应用研究上,樊威团队研发了功能性纤维,并且采用纺织的手段开发出既能满足结构材料力学性能需求,又能满足特殊应用场合下功能性需要的纺织复合材料。
谈及未来,樊威说:"下一步,在模块化应用的基础上,我们将研发真正的一体化智能服装,全部使用压电纤维制造,推出更多的智能可穿戴产品"。另外,加大三维编织、机织、缝合、针织、非织等自动化生产技术和纺织复合材料的快速复合固化技术研发力度,降低三维纺织复合材料的成本,大力推动先进纺织复合材料在航空航天、汽车等领域的应用,也是团队将攻克的目标。
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部分素材来自三秦都市报