二維碼
        企資網(wǎng)

        掃一掃關(guān)注

        當(dāng)前位置: 首頁 » 企資快訊 » 環(huán)保 » 正文

        彭慧勝_高能纖維制成的衣服有多厲害?

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2021-09-18 00:33:32    作者:宮志強(qiáng)    瀏覽次數(shù):29
        導(dǎo)讀

        今天,彭慧勝/陳培寧課題組今年第三次在Nature發(fā)表論文,“復(fù)旦的新衣”成為新的充電利器,邊運(yùn)動邊充電的T恤在未來也許會成為新的時尚風(fēng)潮。陳培寧是上海市“3535”計劃(35位35歲的青年科技人才)的領(lǐng)軍人物。彭慧

        今天,彭慧勝/陳培寧課題組今年第三次在Nature發(fā)表論文,“復(fù)旦的新衣”成為新的充電利器,邊運(yùn)動邊充電的T恤在未來也許會成為新的時尚風(fēng)潮。


        陳培寧是上海市“3535”計劃(35位35歲的青年科技人才)的領(lǐng)軍人物。


        彭慧勝也曾登上造就舞臺,2017年他在演講中,介紹了“碳納米管纖維”這種高能材料,并預(yù)見了由高能纖維制成的衣服在3~5年內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),如今這個預(yù)言也終成現(xiàn)實(shí)。


        以下我們來回顧他的演講全文:


        彭慧勝

        復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授

        先進(jìn)材料實(shí)驗室Principle Investigator

        我想跟大家分享一個科學(xué)故事,這個故事的主題是:一類神奇的纖維材料與器件。


        談到纖維,大家可能比較熟悉,衣服的基本單元就是纖維,纖維衣服最基本的作用就是防寒保暖。但是,大家能否想象,在不久的將來,一件衣服可以發(fā)電、可以治病,可以讓你飛檐走壁。



        故事首先從能源講起。


        在日常生活中我們常見的能源器件分兩類:一類用于發(fā)電,叫能源轉(zhuǎn)換器,比如太陽能電池;另一類用于儲存能量,比如鋰離子電池或超級電容器。對于這兩類能源器件,我們通常見到的是板狀或塊狀結(jié)構(gòu),是剛性而且比較笨重的。


        這個結(jié)構(gòu)限制了它們在很多領(lǐng)域的應(yīng)用,尤其是一些重要新興領(lǐng)域的發(fā)展,例如可穿戴設(shè)備領(lǐng)域。作為一個正蓬勃發(fā)展的重要領(lǐng)域,可穿戴設(shè)備往往需要設(shè)計得非常輕巧、方便攜帶、舒服又安全。


        但過去那些板狀或塊狀的能源器件滿足不了那樣的要求,它無法緊貼不規(guī)則的肌體,也不透氣保濕。所以我們設(shè)想,如果能把太陽能電池、鋰離子電池做成纖維,纖維就可以變成織物,最后做成衣服。


        能發(fā)電、儲電的衣服


        大家可以設(shè)想,未來我們穿著的衣服就能發(fā)電,它可以解決很多領(lǐng)域的用電需求,從而改變我們的生活。要做成這種發(fā)電的衣服,首先我們要得到這種能發(fā)電的纖維。

        這種能發(fā)電的纖維,首先它是一個器件,而任何器件的核心部件都是電極,所以我們又要先得到纖維的電極材料因此我們發(fā)明了一種名為“取向”的獨(dú)特材料,它是由碳納米管通過拉絲的方式獲得。


        碳納米管是一個什么樣的材料?這是一個由碳原子形成的管狀結(jié)構(gòu),其直徑只有頭發(fā)絲的千分之一到萬分之一,它的密度是鋼的六分之一,但強(qiáng)度卻是鋼的100倍。


        它的電導(dǎo)率與金屬相當(dāng),所以可以制作成纖維碳納米管電池,然后制成衣服,這樣的衣服一個白天(10小時)可發(fā)電6.1萬毫安時,相當(dāng)于反復(fù)為你的蘋果手機(jī)充電4次。


        這個衣服的基本單元是纖維太陽能電池,它到底是怎么做的?我們來看一看。圖片左上角是一個典型的結(jié)構(gòu),藍(lán)顏色是一個作為電極的碳納米管纖維,我們在它的表面鍍上紅色的光電活性材料,用于吸收太陽光產(chǎn)生電。


        而碳納米管纖維的正面涂了另外一層電極膜,兩個電極可把紅色光電活性材料產(chǎn)生的電傳去外電路。


        在反復(fù)彎折時,這種碳納米管纖維仍可穩(wěn)定供電,現(xiàn)在光電轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)到9.45%,意味著它可以在商業(yè)上進(jìn)行推廣應(yīng)用。


        這個纖維狀太陽能電池還有一個獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),即不管陽光從哪個角度照過來,它的光電轉(zhuǎn)化率都非常穩(wěn)定。這意味著,當(dāng)你穿一件由這種纖維構(gòu)成的衣服去運(yùn)動,在運(yùn)動過程中,衣服輸出的電都非常穩(wěn)定,從而高效、安全地為電子產(chǎn)品供電。



        在白天,太陽能電池可以供電,那晚上怎么辦?我們希望,這件衣服還可以將白天的電通過太陽能電池儲存起來,供晚上需要的時候使用。這也就是說,我們還希望把鋰離子電池、超級電容器等等這些儲能的器件也做成衣服。


        除了鋰離子電池、超級電容器,還有其他很多的儲能器件,如鋰硫電池、鋰空電池、新空電池等等都在發(fā)展過程當(dāng)中,正慢慢走入我們的生活。對于這類廣泛的各式儲能器件,我們都可以把它做成纖維,按照不同的要求進(jìn)行組裝,做成衣服。


        發(fā)電、儲電,是這類神奇纖維的第一大主要功能。


        可變色、發(fā)光的衣服



        接下來我跟大家介紹這個纖維的第二大功能,如果我把它做成衣服,這件衣服是可以變色的。


        我們可以把它做成各種各樣的顏色,把它圖案化,將它按照你的需求進(jìn)行改變。未來,你可能只需要買一件衣服,就可以適應(yīng)不同場合的穿搭。


        我跟大家介紹下這變色的纖維是怎么來制備的。變色龍可在不同環(huán)境下改變皮膚的顏色,這主要源自它皮膚表層材料結(jié)構(gòu)的改變。基于類似思路,我們引入了“丁二炔”這類高分子材料,它可以跟碳納米管進(jìn)行復(fù)核,當(dāng)通電時,這個高分子的結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變。


        改變以后,大家可以看到顏色的變化。你可以看到,藍(lán)色的纖維在通電后變成紅色,當(dāng)你把電撤去后,紅色又很快回到藍(lán)色,整個過程非常迅速,在一秒內(nèi)完成,然后它可以反復(fù)進(jìn)行。



        很多時候,我們還希望在晚上能看到衣服顏色的改變,那就意味著衣服必須能發(fā)光,我們也要得到發(fā)光的纖維。


        我們首先在一根纖維(可以是碳納米管纖維)的電極基底上涂上一層發(fā)光的活性材料,再涂上另一層發(fā)光電極,這實(shí)際上就是兩個電極中間夾雜著一個活性發(fā)光材料。


        它可以連續(xù)地構(gòu)建,通過一個機(jī)器得到很長的一個纖維,這樣一個纖維在很小的電壓(3-5伏)下,可以均勻地360度發(fā)光,而且它還非常可控,你可以得到不同的顏色。


        這是我跟大家介紹的第二類可變色和發(fā)光的功能。


        纖維人工肌肉



        第三類我想跟大家介紹的是它的變形,即它起到了類似于人工肌肉的作用,這是我們偶然發(fā)現(xiàn)的一個非常有趣的現(xiàn)象。


        當(dāng)很多碳納米管相互纏繞形成一根纖維時,通電后,你會發(fā)現(xiàn)這根纖維有一個軸向的收縮,又有一個徑向的旋轉(zhuǎn),經(jīng)過測算,它的作用力大概是最強(qiáng)自然骨骼肌肉的100多倍。


        這個新現(xiàn)象的可能解釋是,碳納米管相當(dāng)于一根導(dǎo)線,這個纖維里面有很多導(dǎo)線,當(dāng)兩根導(dǎo)線通電后,它會產(chǎn)生一個電池相互作用力,從而導(dǎo)致這個纖維發(fā)生運(yùn)動的響應(yīng)。因為一根纖維的直徑橫截面大概會有數(shù)百根碳納米管,所以它的累積作用力非常強(qiáng)。


        我們對這個作用力做了一些應(yīng)用的示范,大家可以看到,我們把一根纖維黏在紙片上,紙片很重,它可能是這個纖維的幾百倍重量,但你看到通電以后,這個紙片被彈起來了。



        我們可以想象用它做成一個翅膀,只用接通一股很小的電流,這個翅膀就可以煽動起來,斷電之后它又回到原位。這個過程可以反復(fù)進(jìn)行,而且翅膀煽動的頻率可以通過電流頻率來控制。


        因為這個材料耐高溫,它在多數(shù)環(huán)境條件下很穩(wěn)定,所以它可以對其他很多環(huán)境進(jìn)行偵查、拍照,解決人很難進(jìn)入的場合。


        同時,由于它所產(chǎn)生的力是自然界最強(qiáng)骨骼肌肉的100多倍,我們可以借助這個纖維作為人工肌肉,就連小孩也可以靠它很輕松地拎起上百公斤甚至更重的物體,這也可能會解決在很多應(yīng)用場合下人們碰到的難題。


        其他多功能應(yīng)用

        實(shí)際上這種纖維還有其他很多功能,比如我們可以把它做到可發(fā)熱、可制冷,以輕松應(yīng)對一些極端條件;比如說我們可把這種纖維做成手套,只要你戴上手套,就可以在墻壁上進(jìn)行爬行,這意味著大家在電影上看到的蜘蛛俠是有可能實(shí)現(xiàn)的。


        這種獨(dú)特纖維也可在醫(yī)學(xué)上開展重要應(yīng)用,比如把藍(lán)色的發(fā)光纖維做成毯子,裹在小孩身上,所發(fā)出的柔和光可治療新生兒黃疸,而不需要把嬰兒放在一個冷冰冰的箱子里,這既能起到更好的治療作用,也不用把嬰兒從母體身邊分開。


        大家可能會問,這類多功能的神奇纖維材料和器件什么時候可以買到?價格怎樣?我想,對于這么一個產(chǎn)品和技術(shù),未來大部分工薪階層都可以接受;對于這個纖維的功能,實(shí)際上我們還在不斷地探索和進(jìn)行中。


        隨著科技的發(fā)展,在很多全新的領(lǐng)域都可以得到應(yīng)用。比如說太空電梯,以后人類到太空去,不用坐火箭,而是直接達(dá)成一部電梯上去。對于這個電梯最重要的就是兩根纜繩,這兩根纜繩要足夠輕和足夠強(qiáng),目前來看碳納米管纖維材料是一個非常好的選擇。


        所以我們有理由期待,在不久的將來,這類纖維材料可能顛覆我們的生活方式,創(chuàng)造人類全新的未來!


        謝謝大家。



        (本文未經(jīng)造就授權(quán),禁止轉(zhuǎn)載。)


        編輯 | 梁 藍(lán)

        版面 | 余冰妤

        視頻 | 盼 盼

         
        (文/宮志強(qiáng))
        免責(zé)聲明
        本文僅代表作發(fā)布者:宮志強(qiáng)個人觀點(diǎn),本站未對其內(nèi)容進(jìn)行核實(shí),請讀者僅做參考,如若文中涉及有違公德、觸犯法律的內(nèi)容,一經(jīng)發(fā)現(xiàn),立即刪除,需自行承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。涉及到版權(quán)或其他問題,請及時聯(lián)系我們刪除處理郵件:weilaitui@qq.com。
         

        Copyright ? 2016 - 2025 - 企資網(wǎng) 48903.COM All Rights Reserved 粵公網(wǎng)安備 44030702000589號

        粵ICP備16078936號

        微信

        關(guān)注
        微信

        微信二維碼

        WAP二維碼

        客服

        聯(lián)系
        客服

        聯(lián)系客服:

        在線QQ: 303377504

        客服電話: 020-82301567

        E_mail郵箱: weilaitui@qq.com

        微信公眾號: weishitui

        客服001 客服002 客服003

        工作時間:

        周一至周五: 09:00 - 18:00

        反饋

        用戶
        反饋

        主站蜘蛛池模板: 一区二区三区无码高清视频| 国产色精品vr一区区三区| 人妻无码第一区二区三区| 亚洲码一区二区三区| 一区二区三区无码被窝影院| 韩国福利一区二区三区高清视频 | 国产午夜精品一区理论片| 无码一区二区三区免费视频| 亚洲一区二区三区无码中文字幕| 无码人妻精品一区二区三区蜜桃| 波多野结衣免费一区视频 | 国产精品高清一区二区三区不卡 | 免费无码一区二区三区蜜桃| 九九无码人妻一区二区三区| 无码国产精成人午夜视频一区二区| 日本人真淫视频一区二区三区| 国模精品视频一区二区三区| 精品欧洲AV无码一区二区男男| 久夜色精品国产一区二区三区| 亚洲A∨精品一区二区三区| 日本一区二区三区精品国产| 一区二区三区在线播放| 亚洲国产高清在线一区二区三区 | 国产亚洲一区二区在线观看| 国产一区中文字幕| 后入内射国产一区二区| 极品少妇一区二区三区四区| 亚洲色精品三区二区一区| 精品福利一区二区三区免费视频| 国产高清不卡一区二区| 亚洲国产精品一区二区久久hs| 亚洲不卡av不卡一区二区| 亚洲成AV人片一区二区| 中文字幕精品一区二区精品| 无码人妻AV免费一区二区三区| 国精无码欧精品亚洲一区| 亚洲一区二区三区丝袜| 国产精品电影一区| 亚洲一区日韩高清中文字幕亚洲| 国产波霸爆乳一区二区| 色窝窝无码一区二区三区|