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发布日期：2024-06-21 作者：开云
拍打衣服，它就会“发电”，可以当充电宝利用，给手表或手机充电。更利害的是，在火警中，衣服“毫发无伤”，穿着者经由过程拍打衣服，乃至可以向救济人员发送求救旌旗灯号……
这件有“魔力”的衣服恰是安徽农业年夜学传授龚维团队和其合作者的最新作品——磨擦电玄武岩纺织品。
石头可以制衣服、衣服还会“发电”，此中的科学道理是甚么？什么时候能真正利用到糊口中？近日，《中国科学报》记者采访了龚维。
研究人员对磨擦电玄武岩纺织品进行高温火焰煅烧尝试。受访者供图
点“石”裁缝
“玄武岩是一种常见的通俗铺路石料，在地球和月球上的含量都很丰硕。颠末非凡手段处置后，玄武岩能改变形态，酿成一种泛着金属光泽的高机能纤维材料——玄武岩纤维。更宝贵的是，制造玄武岩纤维的进程中根基没有有害物资排出，对情况污染很小。”龚维介绍。
事实上，我国已把玄武岩纤维列为重点成长的四年夜纤维材料之一，实现了工业化出产。
“但今朝，玄武岩纤维的利用首要仍是表现在复合材料的加强上。”龚维说，例如，在建筑和土木匠程上，用在混凝土中，提高材料的布局强度和经久性；在航空航天和汽车工业中，用在制造轻量化和高强度的复合材开云体育app料部件；在海洋工程中，用在制造耐侵蚀的侵蚀材料；还普遍用在防火板和隔热材料上。
此次工作中，龚维等人斗胆立异，采取摹拟月壤为原材料，出产出可定制化的玄武岩纤维，进而制备出一种磨擦电玄武岩纺织品。
“采取摹拟月壤是为了后续利用真实月壤做铺垫。我们但愿，将来可以或许在月球上直接当场取材，制备出月球基地所需的建筑材料。” 龚维强调，地球上的玄武岩也可到达近似结果。
磨擦起电是人们平常糊口中的常见现象，磨擦电玄武岩纺织品恰是操纵了这一效应。“我们在玄武岩纤维中，添加了一种聚酰亚胺纤维。当两种分歧的纤维产生磨擦接触时，便可以将人体活动发生的能量转化为电能。” 龚维注释道。
除会“发电”，他们还开辟了一种可穿着极端温度报警系统。火警现场，穿着者可经由过程拍打衣服，及时向救济人员传递警示旌旗灯号，注解他们的存在和位置。
龚维介绍，颠末一系列尝试证实，这类新型纺织品可以在极端高温（520摄氏度）或极端低温（零下196摄氏度）情况中发电，将来有望利用在凹凸纬度、高海拔、戈壁、乃至在太空等极端情况中。
研究人员对磨擦电玄武岩纺织品进行低温液氮冷冻尝试。受访者供图
刻薄的温度要求
把坚固的石头酿成衣服，仍是会“发电”的衣服，并不是易事。
从玄武岩到纤维需要颠末熔融和拉丝两个进程：先把年夜块的玄武岩放置在高温1500摄氏度下熔融2至4小时，碎成平均的小颗粒，再把小颗粒置在纺丝装备中，在1350摄氏度下拉制成玄武岩单丝。
“这两个进程，都对温度的要求很是刻薄。” 龚维说，在熔融阶段，温度太低，玄武岩可能没有完全融化，还小颗粒搀杂在里面，很轻易呈现气泡、结石，构成新的颗粒；在拉丝阶段，熔融温度太高，玄武岩熔体的粘度降落，下降拉丝效力和纤维强度。
除温度，拉丝的速度也会影响玄武岩纤维的质量。
“刚出的丝就像婴儿，诞生时很懦弱，需要谨慎庇护。假如用力过年夜，一下就会把丝拉断；等婴儿长年夜，就需要加速速度，给它一个牵伸的力，促使它成长。”龚维说。
为了提高玄武岩纤维品质，他们对熔融、拉丝温度和手艺进行了年夜量攻关研究，履历过无数次的掉败和测验考试。
磨擦电玄武岩纺织品的设计思绪图。受访者供图
从可戴到可穿
让磨擦电玄武岩纺织品真正可穿，是龚维他们下一步要解决的问题。
龚维介绍，“我们假想在玄武岩纤维成型以后，经由过程涂油器在纤维概况涂覆一层浸润剂，加强纤维的柔嫩度、强度，即俗称的给纤维‘上油’。或是在玄武岩单丝外面包裹一层柔嫩度好的舒适性纤维。”
跟着科学手艺的不竭成长，现今的纺织已不再局限在知足平常的衣食住行需求。龚维的最终方针是，从服装的角度动身，把一切可戴的电子产物全数做成可穿的。
是以，在解决磨擦电玄武岩纺织品可穿的问题后，他们将在衣服上“做文章”，晋升发电效力，同时进行更多的电子化设计。
“例如，今朝衣服的发电效力仍是比力低，只能用在手表或手机的应急充电。可穿着极端温度报警系统的旌旗灯号传递也都是有线的，将来但愿做到无线，以晋升纺织品器件的旌旗灯号不变性与人体舒适性。”龚维期望着，将来，在衣服上能实现更多功能。
相干论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202401359
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