納米衣-新知探索

清晨第一縷陽光徐徐灑進(jìn)窗沿，枕巾上的鬧鈴便叮叮地響起。你伸了個懶腰爬起，瞄了一眼睡衣袖口上顯示的今日天氣。你順手撈起床邊的起居服，摸到衣角的顯示屏，手指飛快滑動，各大品牌新出的衣服圖案輪番刷刷顯示。指尖一定，個性的T恤設(shè)計已顯示在你的衣服上。廚房里飄出了咖啡香，你還緊盯著窗簾，看美女主持人為你播放早間新聞。換了運(yùn)動服去跑步，短褲的口袋里為你記錄著行進(jìn)的速度與距離，上衣則在你汗流浹背時緩緩降溫……這些似乎存在于科幻故事里的情節(jié)，也許不久將來到你我身邊。
　　
　　智能織物將不僅僅在時尚業(yè)中大展拳腳。想象一下，硝煙彌漫的戰(zhàn)場上，軍裝將可與指揮部的電腦相連，隨時傳遞士兵的位置與受傷信息，為救援傷兵爭取更多的時間?；瘜W(xué)實驗室中，操作人員的白大褂可隨時更新環(huán)境中微生物、化學(xué)藥品污染與輻射指標(biāo)，提供更多保護(hù)。這些智能織物甚至可以為行人監(jiān)控空氣中的污染物，隨時測量心臟病人的生理指標(biāo)。除了作為人們?nèi)粘４┲囊挛?，智能織物的技術(shù)還可更廣泛運(yùn)用于許多工程制造業(yè)中，如柔性電池、超級電容器、超導(dǎo)直線電機(jī)、氫能儲存系統(tǒng)等。長久以來被稱為“夕陽行業(yè)”、以技術(shù)門檻低為名的紡織業(yè)，即將迎來其高科技的春天。
　　
　　想讓你的衣服變成iPad？這需要將織物變成電子設(shè)備，配備以傳感器與電池等部件。天然的棉毛絲麻纖維，自然無法追趕上高科技的步伐。高分子工業(yè)的迅速發(fā)展，也無法使尼龍或粘膠纖維的電學(xué)性能變得出神入化。而傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料——金屬則顯得沉重笨拙、冰冷堅硬。誰也不愿意每日穿得像鋼鐵俠一般行走生活。
　　
　　碳納米管的問世，使新材料的前景煥然一新。這種中空細(xì)管由石墨碳原子形成蜂窩般的六角結(jié)構(gòu)并環(huán)繞而成，直徑不過1納米——相當(dāng)于把一根頭發(fā)分成10萬根。這些肉眼不可見的細(xì)管卻是十八般武藝匯集一身。它們的強(qiáng)度遠(yuǎn)勝于鋼鐵，熱傳遞則遠(yuǎn)超于銅。同時它們還擁有非常優(yōu)秀的導(dǎo)電性能。通過控制碳納米管的尺寸與結(jié)構(gòu)，它們的導(dǎo)電性能可與金屬或半導(dǎo)體相媲美。然而，如何將這些瑣碎細(xì)小的碳納米管“織就”成衣衫？科學(xué)家們費盡心思，嘗試了各種方法。
　　
　　2008年，密歇根大學(xué)化學(xué)工程系教授NicholasKotov將碳納米管倒入導(dǎo)電高分子溶液中，然后不斷將棉紗浸入溶液并取出晾干。這使得碳納米管均勻分布于棉紗表面，并牢牢與纖維結(jié)合，為棉紗表面鍍上了導(dǎo)電材料。為了證實棉紗可以導(dǎo)電，Kotov在兩根棉紗間架起了電路，發(fā)光二極管竟神奇地熠熠發(fā)光。這表示織物已經(jīng)可以承擔(dān)相當(dāng)大的電流，在技術(shù)上是一個很大的突破。Kotov更在溶液中添加了可與人類血清白蛋白反映的物質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)，棉紗間通過的電流與白蛋白數(shù)量有關(guān)聯(lián)。這個技術(shù)進(jìn)展為制造監(jiān)控傷員的軍服邁進(jìn)了一大步。
　　
　　斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授崔屹則希望制造“紡織電池”。他將碳納米管制成“墨水”。將織物浸泡于這種“墨水”中，碳納米管附著于織物表面，交錯的纖維為電流形成導(dǎo)電的通路，使織物呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性能。即使將織物折疊、彎曲、洗滌，碳納米管也不會脫落。這種新型織物可以儲存能量，預(yù)示著新一代柔性電池的模樣。這種“紡織電池”質(zhì)輕價廉，可迅速充放電，也許有朝一日，它們將可以驅(qū)動一些日常的小裝置。然而，它儲存的能量總量并不高，也許無法滿足人們的需求。
　　
　　德克薩斯大學(xué)納米技術(shù)中心教授RayBaughman試圖解決這個問題——為纖維鍍粉末。粉末的表面積大，可以實現(xiàn)更高的存儲密度。然而粉末易脫落，也無法經(jīng)受洗滌。Baughman另辟蹊徑，先培育出一片碳納米管“森林”，用管軸將其碾成一個50納米厚的納米管網(wǎng)，在其表面噴涂粉末。納米管網(wǎng)的空隙困住了粉末，使其無法自由行動。這些納米管網(wǎng)隨即旋轉(zhuǎn)加捻成紗，再與棉或毛紗混織，形成導(dǎo)電性能優(yōu)異的超導(dǎo)織物。這種智能織物不僅耐洗耐揉搓，還擁有自潔功能。
　　
　　如今，美國化學(xué)制造商Lintech與碳納米管紡織制造公司Nanocomp都已經(jīng)瞄上了這些新技術(shù)。他們正積極與科學(xué)家們展開合作，希冀有進(jìn)一步的技術(shù)突破。也許不遠(yuǎn)的將來，我們便可以穿上這些智能織物，在電子時代里走得更遠(yuǎn)。