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哥伦比亚工程团队创造彗星蛾纤维

时间:2022-02-19 18:50:06 | 来源:
礼貌:Norman Shi和Nanfang Yu / Columbia Engineering Columbia Engineering Scients已经发现,由Madagascar Comet飞蛾(Argema Mittrei)的野生丝绸蛾的毛虫生产的纤维在辉煌和冷却能力远远优于优异。除了具有卓越的冷却性能外,Comet Moth的茧纤维还具有透射光信号和图像的特殊能力。南方宇,应用物理学副教授,该团队表征了与彗星中的一维纳米结构相关的光学性质飞蛾茧纤维。它们对这些纤维的不寻常性质如此着迷,它们开发了一种用于旋转人造纤维的技术,这些纤维模仿天然纤维的纳米结构和光学性质。该研究发表于光明:科学与应用。“彗星蛾纤维是最好的天然纤维材料,以阻止我们曾经看到的阳光。具有相似光学性质的合成纤维可能对合成纤维行业具有重要意义,“南佛州专家Yu说。“这些纤维的另一个惊人的财产是,它们可以指导光信号或甚至将简单的图像从一端传输到光纤的另一端。这意味着我们可能能够用它们作为生物医学应用中的光信号和图像传输的生物相容性和可生物可吸收的材料。“虽然由驯养的蚕板产生的辛纤维看起来像在光学显微镜下的固体,透明圆柱体,但待螺纹旋转Comet Math Caterpillars具有高度金属光泽。彗星蛾纤维含有高密度的纳米级丝状空隙,其沿着纤维运行并导致光的强镜面(镜状)的光。单纤维具有厚度的人毛,直径约50微米,反射超过70%的可见光。相反,对于常见的纺织品,包括丝绸织物,达到这种反射率水平,必须将许多透明纤维层组合在一起,总厚度为单彗星蛾纤维的总厚度约为10倍。另外,彗星蛾纤维的高反射率远远超过可见范围,进入红外光谱 - 人眼不可见,但含有约一半的太阳能。这与纤维吸收紫外线(UV)光的能力一起使其成为阻塞阳光的理想选择,它包含紫外线,可见和红外部件。“这种形式的光导限灯在内部繁殖没有侧向漏光的材料的股线与通过下透光纤维电缆的光传输中使用的丝线,其中通过纤维芯和包层之间的边界处的反射提供了光限制,“Norman Shi表示,本文的领导作者和一名博士学生最近毕业于Yu的实验室。“这是第一次在天然材料系统中发现横向安德森定位。我们的发现开辟了光指导,图像传输和灯光的潜在应用,其中需要生物相容性。“一旦玉的团队表征了彗星蛾纤维,那么它们就会设定为发明新型纤维拉动方法,以仿真彗星的纤维纺丝机构蛾毛虫产生嵌入具有高密度的颗粒或丝状空隙的纤维。研究人员比天然纤维中发现的多倍程度高出多次空隙:单一的生物悬浮纤维能够反射约93%的阳光。它们使用两种材料生产这些生物悬浮的纤维:天然材料(再生丝,即丝纤维的液体前体)和合成聚合物(聚偏二氟化乙烯)。虽然前者适用于需要生物相容性的应用,但后者适用于高通量生产。“我们的生物悬浮纤维和普遍用于纺织品和服装的纤维之间的单一主要差异是生物悬浮纤维含有工程纳米结构,而常规纤维都含有工程纳米结构坚实的核心,“余说。“通过高产量,高产纤维纺纱工艺对纤维微小横截面的结构工程能力开辟了设计的新尺寸 - 我们可以将完全新颖的光学和热力学功能注入到由...组成的纤维和纺织品中这种纤维。我们可以改变合成纤维行业!“这些生物悬浮的纤维可用于制作超薄夏季服装,具有”空调“属性。只有几层纤维可以制造一个完全不透明的纺织品,这是厚度纸张的一部分。然而,当佩戴者的汗水时,它不会变得透明,这是传统纺织品的常见问题。虽然通过减少反射光的纤维 - 空气界面的数量来减少普通织物的不透明性,但它不会影响嵌入在生物悬浮纤维中的纳米级空隙。另外,由“多孔”纤维制成的超薄服装将通过汗液蒸发的组合促进冷却,在人体的微环境和外部之间的气流与外部的辐射到外部环境。“因此,您的衣服可以通过蒸发,对流和辐射冷却的集体效果来为您提供最终的冷却体验,”Yu添加。(SV)

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