50年后我们可能会穿着用农业、造纸和纺织废料制成的衣服

50年后我们可能会穿着用农业、造纸和纺织废料制成的衣服 50 年后，我们可能会穿着用农业、造纸和纺织废料制成的衣服。世界人口已超过 80 亿，对纺织品的需求也随之增加。涤纶等合成纤维的生产速度快、成本低，但其对环境的影响却日益令人担忧。棉花虽然天然且可分解，但却需要大量的土地和水资源，进一步加重了环境负担。未来的土地对于粮食作物的种植和发展非常重要，以便为不断增长的人口提供食物和住所，而种植更多棉花等非粮食作物将占用本已越来越少的可用土地。将非木材原料（如农业废料）转化为纺织纤维的简化工艺步骤。资料来源：Ryan M. Frazier，北卡罗来纳州立大学森林生物材料系，美国北卡罗来纳州罗利市 27695 号。纺织业面临着巨大的压力，既要生产出越来越多的纺织纤维，又不能给环境带来任何额外负担。纤维回收利用发挥了重要作用，可作为解决方案的一部分，但这一领域仍处于新兴阶段，需要更多的基础设施、品牌的支持以及高水平的组织与合作。因此，作者建议使用农业残留物、再生纸和纸板以及旧棉纺织废料等废料作为再生纺织品制造的原材料。迄今为止，还没有任何研究如此全面地评估过这些废料在纺织品应用中的潜力。各种替代原料和制浆组合所达到的溶解浆 α-纤维素和灰分含量（全球）。α-纤维素值高，灰分含量低，生产出的纸浆最适合纺织品转化。注意，此图未考虑可用性。资料来源：Ryan Frazier"这篇文章主要关注农业残留物的潜力，因为这些废物来源的数量有据可查，可以很好地解决美国纤维短缺的问题，"领导这一课题研究的博士生 Ryen Frazier 解释说。"Ryen 的工作是一个名为 SAFI（可持续和替代纤维倡议）的大型研究联盟的一部分，该联盟由她在北卡罗来纳州立大学的研究导师领导。SAFI 是一个全球性的可持续纤维发展倡议，其重点是研究、开发和利用替代纤维来制造各种可持续产品。虽然原材料在化学和物理特性上会有差异，但如果我们了解了这些差异，就可以利用这些差异来调整最终纺织纤维的特性，或者优先选择一种原料而不是另一种原料。"作者总结说，在北美，大豆、小麦、大米、高粱和甘蔗残渣广泛存在，是最适合用于纺织品转化的原料。回收材料也是纺织品的良好原料选择。不过，需要强调的是，传统的制浆和转化工艺如果不进行修改或调整，可能不适合这些替代纤维。这项工作确定了可能更适合这些替代原料来源的新兴技术选择。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发明了一种新织物 穿上就能自动降温

科学家发明了一种新织物 穿上就能自动降温 说到城市和郊区的温差，就不得不谈一谈“热岛效应”。热岛效应是指一个地区的气温高于周围地区的现象，这种现象在气象图上形成类似孤岛的高温区域，因此得名“热岛”。热岛效应通常出现在城市中，因此也被称为城市热岛效应。热岛效应。图片来源于网络城市中的居民如何有效应对热岛效应，提高生活的舒适度2024 年 6 月 14 日，科学家在《科学》（Science）杂志上发表了一篇关于新型辐射冷却织物的文章，有望提高人们在高温天气下的身体舒适度，降低城市热岛效应对人体的影响。研究成果发表于《科学》杂志 （图片来源：《科学》杂志）这种辐射冷却织物是如何做到降温的研究者制备的中红外光谱选择性分层纺织品（SSHF）由三层组成，分别是聚甲基戊烯（PMP）纳米-微米混合纤维层、银纳米线（AgNWs）层和羊毛织物层。其中，表面的聚甲基戊烯（PMP）纳米-微米混合纤维层具有较宽的尺寸分布和特有的化学键，可以实现大气透射窗（ATW）光谱范围内高的吸收率。大气透射窗（ATM）是指太阳辐射光通过大气层时透射能力很强的波段范围，该部分光可以直达地表，对地表温度的升高有着很大的作用。中间的银纳米线层在整个中红外区域具有高反射率，可以有效防止城市基础设施的红外线传递到人体，降低城市基础设施的热辐射对人体的影响。底部的羊毛织物则可以通过纺织品和皮肤之间的空气间隙吸收人体皮肤的热辐射，并通过银纳米线层进一步将热量传导到顶部的 PMP 织物，从而实现热量从人体表面传递到大气中达到冷却的效果。中红外光谱选择性分层纺织品的结构和可穿戴性能 a.纺织品的结构；b.纺织品在室外环境中的辐射换热示意图；c.不同材料的中红外发射率；d.羊毛织物对人体热辐射吸收的影响；e-i.可穿戴性研究结果（图片来源：参考文献1）实验结果表明，该研究制备的中红外光谱选择性分层纺织品（SSHF）在 1010 W/m? 的峰值太阳强度下，可以将温度显著降低约 6.2℃，这归因于该纺织品能够有效地将热量释放到外界，同时选择性地阻挡来自地面的热辐射。在模拟城市环境的实验中，中红外光谱选择性分层纺织品（SSHF）在白天和夜间分别比传统设计的辐射冷却品低 2.3°C 和 0.2°C 。该冷却纺织品的多孔结构还可以提供良好的透气性，促进了人体汗液的自然扩散，避免了闷热给人体带来的不适。此外，该冷却纺织品表现出较强的疏水性和较强的机械性能，在保证自身清洁的同时还能达到高耐用性，符合可穿戴性衣物的要求。可穿戴的辐射冷却品为应对城市热岛效应提供了一种创新且有效的个人降温方案，不仅有助于减少空调的使用降低能耗，还能预防与热相关的健康问题。期待这种高科技产品的量产，为城市居民带来舒适的体验，为高温作业人员带来一份清凉。参考文献[1]Ronghui Wu et al., Spectrally engineered textile for radiative cooling against urban heat islands[J].Science, 2024.[2]Cui C et al., Hierarchical-porous coating coupled with textile for passive daytime radiative cooling and self-cleaning[J].Solar Energy Materials and Solar Cells, 2022.[3]白杨,王晓云,姜海梅,等.城市热岛效应研究进展[J].气象与环境学报, 2013.[4]卢敬华,李国平.城市热岛效应的分析[J].成都气象学院学报, 1991. ... PC版： 手机版：

新型植物塑料释放的微塑料减少9倍

新型植物塑料释放的微塑料减少9倍 最新研究表明，植物基塑料在海洋环境中释放的微塑料远远少于传统塑料，这表明植物基塑料可能是一种更环保的选择。不过，要全面评估它们的影响，继续开展研究至关重要。最近的一项研究发现，一种新型植物基塑料材料在阳光和海水的作用下释放的微塑料比传统塑料少九倍。这项研究由朴茨茅斯大学和比利时法兰德斯海洋研究所（VLIZ）的研究人员共同完成，他们考察了两种不同类型的塑料在恶劣条件下的降解情况。一种由天然原料制成的生物基塑料材料在强烈的紫外线和海水中暴露 76 天（相当于欧洲中部地区 24 个月的日晒）后，其耐受性优于由石油衍生物制成的传统塑料。该大学机械与设计工程学院的机械工程学教授、Revolution Plastics 的成员 Hom Dhakal 说："生物基塑料作为传统塑料的替代品正受到越来越多的关注，但人们对其在海洋环境中造成微塑料污染的潜在来源知之甚少。"Hom Dhakal 教授。资料来源：朴茨茅斯大学"了解这些材料在极端环境中的表现非常重要，这样我们就能预测它们在海洋应用中（如建造船体）的工作情况，以及它们可能对海洋生物产生的影响。通过了解不同类型塑料对环境的影响，我们可以做出更好的选择来保护我们的海洋"。根据国际塑料海洋组织（Plastic Oceans International Organization）的数据，每天每分钟都有相当于一卡车的塑料被倒入海洋。当这些塑料垃圾暴露在环境中时，就会分解成小于 5 毫米的微粒。这些微粒被称为"微塑料"，已在大多数海洋生态系统中观察到，对水生生物构成严重威胁。Dhakal 教授解释说："我们希望将不可生物降解且难以回收利用的传统工业聚合物聚丙烯与可生物降解的聚合物聚乳酸（PLA）进行对比。尽管我们的研究结果表明，聚乳酸释放的微塑料较少，这意味着使用植物性塑料而不是油性塑料似乎是减少海洋塑料污染的一个好主意，但我们需要小心，因为微塑料仍然明显在释放，这仍然是一个令人担忧的问题。"研究还发现，释放出的微小塑料碎片的大小和形状取决于塑料的类型。与植物基塑料相比，传统塑料释放出的碎片更小，纤维状的形状也更少。Dhakal教授补充说："总的来说，我们的研究为了解不同类型塑料在环境压力下的行为提供了宝贵的见解，这对我们今后解决塑料污染问题非常重要。我们显然需要继续开展研究并采取积极措施，以减轻微塑料对海洋生态系统的影响。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1016/j.ecoenv.2024.115981 ... PC版： 手机版：

不会产生微塑料的藻基塑料已通过测试

不会产生微塑料的藻基塑料已通过测试 在一项新的研究中，加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego）和材料科学公司 Algenesis 的研究人员从另一个角度解决了这一问题，他们开发出了一种植物基聚合物，这种聚合物即使被研磨成微塑料，也能在 7 个月内完成生物降解。加州大学圣迭戈分校化学与生物化学教授、Algenesis 公司联合创始人、该研究的作者之一 Michael Burkart 说："我们刚刚开始了解微塑料的影响。我们正试图为已经存在的材料找到替代品，并确保这些替代品在使用寿命结束后能够生物降解，而不是在环境中聚集。这并不容易。"生物降解是微生物将聚合物分解成更简单分子的过程。它要求聚合物含有微生物产生的塑料降解酶可以接触到的化学键，并且这些微生物可以消耗聚合物分解释放出的分子。注意：所有塑料都是聚合物，但并非所有聚合物都是塑料。化学与生物化学教授、Algenesis 联合创始人兼研究报告作者罗伯特-波默罗伊（Robert Pomeroy）说："大约六年前，当我们首次创造出这种藻基聚合物时，我们的初衷一直是希望它能够完全生物降解。我们有大量数据表明，我们的材料正在堆肥中消失，但这是我们第一次在微粒水平上对其进行测量。"多年前，波默罗伊、伯卡尔特和分子生物学教授斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）的一个将藻类转化为燃料的项目演变成了开发高性能生物可降解聚氨酯的探索。鉴于塑料来自石油，而石油来自藻类，研究人员开始直接用藻油制造塑料。由此产生的藻类聚合物被称为 TPU-FC1，用于制造世界上第一双可生物降解的鞋子，Pomeroy 甚至写了一本关于他的藻基材料的书。在当前的研究中，研究人员使用装有 80 号砂纸的砂带机来生成包括 TPU-FC1 在内的各种材料的微塑料。每种材料都使用了不同的砂带机，以防止交叉污染。他们使用不同的方法来检测微生物是否消化了微塑料。首先，在与家庭堆肥相同的条件下，将微塑料放入天然含有微生物的堆肥中。90 天后，堆肥样本的检查结果显示，TPU-FC1 微颗粒减少了 68%，而 EVA 微颗粒的数量几乎没有变化。200 天后，TPU-FC1 样品中的微塑料粒子数比开始时总体减少了 97%（EVA 粒子数没有变化）。石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的粒子计数显示，随着时间的推移，EVA 几乎没有生物降解，而 TPU 到 200 天时已基本消失。图/SC 圣地亚哥研究人员使用一组相同的微塑料和堆肥样本来跟踪二氧化碳 (CO2) 含量，并使用呼吸计进行测量。当微生物分解堆肥时，它们会释放出二氧化碳气体。纯纤维素样品作为内部对照，用于监测背景"二氧化碳演化"，这是堆肥中微生物活性的一种测量方法。纤维素在 45 天内达到 75% 的二氧化碳进化量，表明堆肥具有足够的活性。与非生物降解材料的预期结果一样，EVA 微颗粒在 200 天的实验中没有出现二氧化碳进化现象。TPU-FC1 微塑料的生物降解效果显著，在 200 天的时间点上，二氧化碳进化达到 76%。因此，呼吸测定法证实了 TPU-FC1 的生物可降解性，并证明生物降解的结果之一是将微塑料中的碳转化为二氧化碳。由于塑料不溶于水，会漂浮在水面上，很容易被舀出水面，因此研究小组接下来将微塑料加入水中进行测试。每隔 90 天和 200 天，几乎 100%的 EVA 微型塑料都被回收，这意味着它们都没有发生生物降解。相比之下，90 天后，只有 32% 的 TPU-FC1 微颗粒被回收，200 天后，只有 3% 的微颗粒被回收，这表明 97% 的微颗粒已经生物降解。对藻类塑料进行的化学分析检测到了用于制造塑料的单体，这表明聚合物已被分解为最初的植物材料。进一步分析发现，细菌能够将 TPU-FC1 用作碳源，并证实它们能够将其分解。该研究的另一位作者斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）说："这种材料是第一种在使用过程中不会产生微塑料的塑料。这不仅仅是针对产品生命周期末端和我们拥挤的垃圾填埋场的可持续解决方案。这实际上是一种不会让我们生病的塑料。"使用传统制造设备制造生物可降解塑料具有挑战性，但 Algenesis 公司正在取得进展。该公司已与特瑞堡（Trelleborg）合作生产涂层织物，并与犀牛盾（RhinoShield）合作生产手机保护壳。伯卡特说："当我们开始这项工作时，有人告诉我们这是不可能的。现在我们看到了不同的现实。还有很多工作要做，但我们希望给人们带来希望。这是可能的。"这项研究发表在《科学报告》杂志上。 ... PC版： 手机版：

这台机器织出的衣服以明胶为基础 使用后可溶解

这台机器织出的衣服以明胶为基础 使用后可溶解 科罗拉多大学博尔德分校阿特拉斯研究所（ATLAS Institute）的团队用明胶制成了可生物降解的纤维，这种纤维可以用一台小型 DIY 机器纺成布料。穿完衣服后，只需将其浸入热水中，纤维就会在一小时或更短时间内溶解，变回明胶液体，然后可以重新纺成新线，制成新衣服。明胶常见于猪和牛等动物的骨头和蹄子中。如果这种材料不符合果冻等消耗品的要求，肉类生产商就会将其大量丢弃，而且往往没有意识到它还有其他用途的潜力。该解决方案可以解决大量纺织品垃圾问题。根据美国环境保护署的统计，仅在 2018 年，就有超过 1100 万吨的纺织品被填埋，占当年城市固体废物总量的近 8%。能够溶解和回收旧衣服可以从根本上减少这一数字。这项创新的关键在于该团队开发的明胶纤维纺丝机，其成本仅为 560 美元，采用模块化部件。它使用注射器加热明胶混合物，然后通过喷嘴挤出，辊子将液体拉伸成细长的纤维，就像蜘蛛织网一样。设计师甚至可以添加天然染料、水果提取物和其他添加剂，定制弹性、强度和颜色等特性。由此产生的生物纤维具有类似亚麻的手感，可以织成模仿牛仔布和亚麻布等普通纺织品的织物。这种纤维的化学成分还可以进行改良，使其具有更强的韧性，不会简单地溶解在雨水或洗衣机中。例如，研究小组还探索了用蟹壳和藻类等其他天然材料纺线。如果服装回收过程变得像把衬衫丢进热水中重新纺丝一样简单，那么我们也许最终能够结束快速时尚的浪费循环。 ... PC版： 手机版：

突破性的植物聚合物有望打破微塑料循环

突破性的植物聚合物有望打破微塑料循环 微塑料是从日常塑料制品中脱落的微小、几乎不可破坏的碎片。随着我们对微塑料的了解越来越多，情况也越来越糟。我们已经在海洋和土壤中发现了大量的微塑料，现在我们又在最不可能的地方发现了它们：我们的动脉、肺部甚至胎盘。微塑料需要 100 到 1000 年的时间才能分解，与此同时，我们的地球和身体每天都在受到这些材料的污染。寻找传统石油基塑料和微塑料的可行替代品从未像现在这样重要。加州大学圣迭戈分校的科学家和材料科学公司 Algenesis 的最新研究表明，他们研制的植物基聚合物能在七个月内完成生物降解，即使是微塑料级别的生物降解。这篇论文发表在《科学报告》杂志上，其作者都是加州大学圣地亚哥分校的教授、校友或前研究科学家。"我们刚刚开始了解微塑料的影响。我们对环境和健康影响的了解还只是皮毛，"论文作者之一、Algenesis 公司联合创始人、化学与生物化学教授 Michael Burkart 说。"我们正试图为已经存在的材料寻找替代品，并确保这些替代品在使用寿命结束后能够生物降解，而不是在环境中聚集，这并不容易。"论文的另一位作者罗伯特-波默罗伊（Robert Pomeroy）说："大约六年前，当我们首次创造出这种藻基聚合物时，我们的初衷一直是希望它能够完全生物降解，我们有大量数据表明，我们的材料正在堆肥中消失，但这是我们第一次在微粒水平上对其进行测量。他同时也是化学与生物化学教授和 Algenesis 公司的共同创始人。为了测试其生物降解性，研究小组将其产品研磨成细微颗粒，并使用三种不同的测量工具来确认，当将其放入堆肥中时，这种材料正在被微生物消化。第一个工具是呼吸计。当微生物分解堆肥材料时，它们会释放二氧化碳（CO2），呼吸计会对其进行测量。这些结果与纤维素的分解进行了比较，纤维素被认为是 100% 生物降解性的行业标准。植物基聚合物的生物降解率几乎达到了纤维素的 100%。石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的颗粒计数显示，随着时间的推移，EVA 几乎没有生物降解，而 TPU 在第 200 天时已基本消失。资料来源：Algenesis 公司接下来，研究小组使用了水漂浮法。由于塑料不溶于水且会漂浮，因此很容易从水面上舀起。每隔 90 天和 200 天，几乎 100%的石油基微塑料都被回收，这意味着它们都没有发生生物降解。另一方面，90 天后，只有 32% 的藻类微塑料被回收，这表明超过三分之二的藻类微塑料已经生物降解。200 天后，只有 3% 的微塑料被回收，表明 97% 的微塑料已经消失。最后一项测量是通过气相色谱/质谱仪（GCMS）进行化学分析，检测到了用于制造塑料的单体的存在，表明聚合物正在被分解成最初的植物材料。扫描电子显微镜进一步显示了微生物如何在堆肥过程中定植于可生物降解的微塑料中。论文共同作者、生物科学学院教授兼 Algenesis 公司联合创始人斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）说："这种材料是第一种在使用过程中不会产生微塑料的塑料。这不仅仅是针对产品生命周期末端和拥挤的垃圾填埋场的可持续解决方案。这实际上是一种不会让我们生病的塑料。"在通往可行性的漫长道路上，创造石油基塑料的环保型替代品只是其中的一部分。目前的挑战是如何将这种新材料用于原本为传统塑料制造的现有生产设备上，而 Algenesis 公司在这方面正在取得进展。他们已与多家公司合作，生产使用加州大学圣地亚哥分校开发的植物基聚合物的产品，包括用于涂层织物的特瑞堡公司和用于生产手机壳的犀牛盾公司。Burkart 表示："当我们开始这项工作时，有人告诉我们这是不可能的。现在我们看到了不同的现实。还有很多工作要做，但我们希望给人们带来希望。这是可能的。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：