智能纤维及其在纺织中的应用

周佩佩

（浙江省纺织测试研究院浙江杭州 310018）

摘要：本文主要介绍了几种智能纤维及其在纺织中的应用。首先重点介绍了光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热

调温纤维和形状记忆纤维的开发现状，其次对智能纤维在纺织中的应用做了简单的介绍综述。

关键词：智能纤维；光敏变色；热敏变色；蓄热调温；智能服装

中图分类号：TB381文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1673-0968.2016.05.009

智能这一概念是从生物体所发展出来的，其狭义的概念就单指的是高等动物的思维活动以及思维能力；而广义上的则是指所有生命体所具备的对外界刺激的反应能力[1]。在1989年时，高木俊宜在材料物性与功能之中融入了信息科学的内容，并首次提出了智能材料（inte llig e nt m a te ria ls）的概念。所谓智能材料就是可以感知环境并作出响应，具备有发现功能。即随着外部条件的变化，而进行相应动作的高分子[2]。智能材料从三维到零维都有着独特的结构，三维上是块状微球状，二维上是薄膜状，一维上是纤维状，零维上是纳米粒子状。纤维状智能材料也即是智能纤维（sm a rt fib e r），指的是能够对外部环境或者是内部状态与刺激进行感知，并作出反应的纤维[3]。智能纺织品是指利用智能纤维作为原料，通过纺纱、织造最后获得的纺织品，或者是将其他的智能材料与纺织品进行复合最后得到的具有智能性的纺织品。近年来，智能纤维正日益受到世界各国的重视，一部分的专家也将智能纺织品堪称是纺织服装工业的未来。同时，纳米技术、仿生技术、电子信息技术等前沿科技的发展也为智能纤维的研发提供了更多的发展空间。

1 智能纤维的主要种类

目前，智能纤维的研究技术已经比较成熟，智能纤维的种类也较多，本文主要介绍光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热调温纤维和形状记忆纤维。

1.1光敏变色纤维

光敏变色（p ho to c hro m ism）是指某些物质处于不同波长光的照射之下出现可逆的颜色变化的现象。M a rc kw a ld在1899年首次发现了某些固体和液体化合物拥有光敏变色的性能，光敏变色现象自此受到了各领域研究者的重视。光敏变色现象在纤维领域之中的应用最早开始与1970年，在越南战争之中，光敏变色化合物首次被美国运用在士兵的服装中，开发出了可以改变颜色的作战服，作为军事伪装的一个手段。光敏变色纤维是通过在纤维中引入光敏变色物质而制得。

光敏变色纤维可通过物理方法或化学方法来制备。物理方法主要包括共混、复合纺丝和纤维浸渍涂覆等方法。日本帝人公司开发的光敏变色复合纤维就是通过复合纺丝方法制备的[4]。Le e-Jo ng等用光敏变色染料对聚酰胺纤维进行染色。实验结果表明，聚酰胺纤维在进行染色之后就具备了光敏变色的能力。美国的C le m so n大学和G e o rg ia理工学院等多家高校在光纤之中掺入了变色燃料或者是对光纤的表面涂层材料进行改变，让纤维的颜色可以进行自动控制。美国军方的研究人员认为将光纤和变色染料进行结合，能够实现服装颜色的自动改变。化学方法主要是通过接枝共聚的方法对纤维原料改性或成型纤维改性来制备光敏变色纤维。如将光敏变色染料单体接枝到羟甲基甲壳素上，得到了具有水溶性的光敏变色衍生物。So n Yo ung-A 等[5]将染料Ⅱ与三聚氯氰反应合成的活性染料Ⅴ和聚酰胺纤维反应得到了光敏变色聚酰胺纤维。

1.2 热敏变色纤维

热敏变色纤维的颜色能随着温度的变化而发生可逆的变化，是通过在纤维中引入热敏变色物质而制得的。热敏变色纤维可通过共混、复合纺丝、表面涂覆的方法制备。共混是将热敏变色材料直接加

入到纺丝液中直接纺丝。复合纺丝通常得到的热敏变色纤维具有皮芯结构，普通纤维为皮层，热敏变色材料为芯层。涂覆是指先把热敏变色材料分散在溶液中，然后再涂覆在纤维表面得到热敏变色纤维。

1.3 蓄热调温纤维

蓄热调温纤维是指一种具有双向温度调节（温度升高时纤维起到冷却作用，温度降低时纤维起到加热作用）作用的智能纤维。

蓄热调温纤维可通过浸渍、复合纺丝、微胶囊法来制备。早期的蓄热调温纤维的制备主要包括两个步骤：先制成中空纤维，然后将其浸渍在PC M 溶液中，使纤维中空部分充满PC M ，干燥后再利用特殊技术将纤维两端封闭。Ha nse n [6]将C O 2气体溶解在溶剂中，通过浸渍填充到中空纤维内部，再利用特殊技术将纤维两端封闭制得调温纤维。Vig o等人将中空纤维浸渍于低分子量的PEG溶液中，得到了相变温度在-40-60℃的蓄热调温纤维。但由于低分子量PEG具有水溶性，该纤维耐用性很差。他们又将分子量为500-8000的聚乙二醇和DM DHEU（二羟甲基二羟基乙二脲）等一起加入，使纤维与PEG 发生交联而不溶于水，纤维的蓄热性更持久。张兴祥等人[7]研制出了以聚丙烯为皮层，以正十九烷和正二十烷为PC M 与聚乙烯混合制成的切粒为芯层的蓄热调温纤维。张兴祥等人将一定比例的聚丙烯腈-偏氯乙烯和正十八烷微胶囊共聚物混合，采用溶液纺丝法制成了蓄热调温的腈氯纶纤维[8]。采用熔体纺丝法，张兴祥等人制备出了正十八烷微胶囊的蓄热调温纤维[9]。陈长中等人通过静电纺丝方法，以PEG作为相变材料，以C A 作为载体基质，制备出了PEG /C A 蓄热调温超细纤维[10]。

1.4 形状记忆纤维

形状记忆纤维是指纤维第一次成型时，能记忆外界赋予的初始形状（初始形状可设计成直线、螺旋、波浪或其它形状），定型后的纤维可以任意发生形变，并在较低的温度下将此形变固定下来(二次成型)或者是在外力的强迫下将此变形固定下来。当给于变形的纤维一定的压力、温度（水洗或加热）等外部刺激条件时，形状记忆纤维可回复到原始形状，也

就是说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的功能。形状记忆纤维主要有：形状记忆合金纤维、形状记忆聚合物纤维和功能整理剂整理的形状记忆纤维。目前形状记忆合金纤维中比较常见的有镍钛合金纤维、钴基合金、铁基合金。常见的形状记忆聚合物有聚氨酯、含氟高聚物、聚内酯等。形状记忆聚合物纤维相比形状记忆合金纤维手感更柔软、形变量大、质量轻、易成形、稳定性好、机械性能可调等优点，因此其在纺织品上的应用具有较为广泛的前景。

1.5 其它智能纤维

除了光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热调温纤维、形状记忆纤维外，人们还开发出了许多其它的智能纤维，如电子智能纤维、光导纤维、智能凝胶纤维、智能抗菌纤维等。这些纤维的功能丰富，也可通过物理或化学的方法制备。其应用前景广泛。2 智能纤维在纺织中的应用

智能纤维在纺织中的应用主要集中在开发智能面料、智能服装，以满足消费者的特殊需求。目前，由智能纤维开发出来的智能面料、智能服装主要应用在休闲娱乐、军工和医护等领域。

2.1 休闲娱乐用智能服装

智能纤维的功能给于了其一定的休闲娱乐性，因此其可被用来制作休闲娱乐类服装。比如意大利C o rp o No ve公司将形状记忆纤维加入衬衫面料中，研制出了“懒汉衬衫”，此衬衫可以感知温度变化，并随温度变化来调节袖子长短。日本的美津浓和东洋纺公司用蓄热调温纤维开发出了Bre a th-the rm o织物，该织物被广泛用在体操服、登山服、滑雪服中。

2.2 军工用智能服装

军工用智能服装包括智能变色服装、电子智能服装。智能变色服装可根据光线调节颜色，从而实现作战服装的伪装功能。电子智能服装可实时监控士兵的一系列生理特征（包括心跳、体温、血压、呼吸等），也可对外界环境（包括有毒的气体、生物化学物质、电磁能等）进行监控，并可在异常时发出警报，从而使作战服装信息化，提高单兵作战能力。

2.3 医护用智能服装

30智能纤维不仅具有健康、舒适、防护等特异功能，

还具有探测、存储、传递人体信息的功能。用智能纤维制作的智能服装可以在穿着过程中检测人体的生理特征（包括心跳、体温、血压、呼吸等）并传递给医生，从而实现医生对患者的实时监控。如芬兰摩公司开发的Re im a智能服装，可在严寒的环境中监测穿着者的身体状况，并可发出自救信号[11]。

智能纤维具有智能性、功能性，具有非常大的应用潜力，随着科技的发展和技术的进步，对智能纤维的研究开发和应用一定会有更大的进步。

参考文献：

[1]贺昌城, 顾振亚. 关于智能材料概念的探讨[J]. 天津工业大学学报，2001;(05).

[2]张光磊,杜彦良. 智能材料与结构系统[M]. 北京：北京大学出版社，2010.

[3] Tao XM. Smart bres, Babrics and Clothing, Fundamental

and Application[M]. Woodhead Publisthing Limited, 2001. [4]万震，王炜，谢均.光敏变色材料及其在纺织品上的应用

[J]. 针织工业，2003;(6):87-89.

[5] Son Y-A. Park Y-M. Park S-Y. et al. Exhaustion studies of

spiroxazine dye having reactive anchoron polyamide bers and its photochromic properties[J]. Dyes and Pigments

2007;(73):76-80.

[6]HANSEN R H. Temperature-adaptable fabrics: US 360759[P].

1971-09-21.

[7]Zhang X X, Wang X C, Zhang H, et al. Effect of Phase Change

Material Content on Properties of Heat-storage and Thermo-regulated Fibers and Nonwoven[J]. Indian Journal of Fiber Textile Research, 2003;28(3):265-269.

[8]张兴祥,王学晨,牛建津,等. 蓄热调温纤维的纺制及其性能研究[J]. 天津工业大学学报，2005;24(2):1-5.

[9] Zhang X X, Wang X C, Tao X M, et al. Energy Storage

Polymer/MicroPCMs Blended Chips and Thermo-regulated Fibers[J]. Journal of Materials Science, 2005;40(14):3729-

3734.

[10]陈长中，王林格，黄勇. 纤维素基储能调温超细纤维的制备[J]. 高分子通报，2010;(7):62-71.

[11] Zhang Xingxiang, Tao Xiaoming. Smart textiles(2):active

smart[J].Textile Asia,2001;(7):45-49.

能管理水平和职业素养，修改制定教学计划和教学大纲，建立与培训需求相一致的教育管理体系和质量监控标准，保证优良的实训教育质量。

总之，要充分发挥实训基地功能，离不开科学的保障机制，只有校企多方合作进行建设实训基地，促使学校、企业、政府三者紧密合作，实现多方共赢，才能保障校企合作共建实训基地顺利实施。

参考文献：

[1]教育部. 国务院关于大力发展职业教育的决定.（国发〔

2005〕35号）.

[2]教育部. 国务院关于加快发展现代职业教育的决定.（国发〔2014〕19号）.[3]中国制造2025规划纲要. 中国政府网.

[4]闫秀峰，李坚强. 基于工作过程系统化的校企合作运行机制探讨[J]. 广西轻工业，2009;(11).

[5]张梅燕. 基于兼顾校企生的工学结合的机制与模式探索[J]. 扬州教育学院学报，2013;(01).

[6]徐丽华.校企合作中企业参与的制约因素与保障措施[J]. 职教论坛，2007;(24).

（上接60页）

智能材料结课论文

高分子智能材料摘要：从合成、加工、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料，如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的研究进展，展望了其发展前景，并阐述了智能高分子材料的潜在应用领域。关键词：高分子材料；智能材料；智能化一引言材料的发展经历着结构材料→功能材料→智能材料→模糊材料的过程[1]。智能化是指材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复[2]。智能材料的构想来源于仿生学，它的目标就是想研制出一种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。纵观材料发展，经历了单一型、复合型和杂化型，进而发展为异种材料间不分界的整体式融合型材料，最近几年兴起的智能材料是受集成电路技术的启迪而构思的三维组件式融合性材料。它是通过在原子、分子及其团簇等微观、亚微观水平上进行材料结构设计和控制，赋予材料自感知（传感功能）判断、自结构（处理功能）和自指令（相应功能）等智能性。由此可知，智能材料不同于以往的传统材料，它模仿生命系统，具有传感、处理和响应功能，而且较机敏材料（只能进行简单线性响应）更近于生命系统，它能根据环境条件的变化程度实现非线性响应已达到最佳适应效果。早在1970年代，田中丰一就发现了智能高分子现象，即当冷却聚丙烯酰胺凝胶时，此凝胶由透明逐渐变得浑浊，最终呈不透明状，加热时，它又转为透明[3]。1980年代，出现了用来制造高分子传感器、分离膜、人工器官的智能高分子材料。1990年

智能纺织品电子信息论文

1电子信息智能纺织品导电材料的种类依据导电体不同对复合型导电高分子材料的分类见图1。图1依据导电体不同对复合型导电高分子材料的分类用于制备电子信息智能纺织品的导电高分子材料称为导电聚合物，其具有明显的聚合物特征，且若在两端加上一定电压，有明显的电流通过。依据材料的组成，可以将导电高分子材料分为复合型和本征型两大类［3］。前者是指将导电体加入到基体中构成的复合材料，后者是指基体本身具有导电功能的复合材料。本文主要讨论前者，按其导电体的不同，将导电材料分为4种金属氧化物导电体，碳系导电体，结构型导电高分子，金属系导电体。1．1金属氧化物导电体在聚合物中添加金属氧化物可制备导电复合材料。一般采用的导电体是氧化钒、氧化钛、氧化锌、氧化锡等粉末物质，目前最广泛使用的是氧化锌晶须。 1．2碳系导电体碳系导电体包括炭黑、石墨、碳纤维和碳纳米管。炭黑是一种天然的半导体材料，能够大幅度调整复合材料的电阻率 1～108Ω?，如采用高温气相氧化和石墨化对炭黑进行处理，可以提高炭黑的比表面积和一定量炭黑吸收邻苯二甲酸二丁酯的体积值，降低表面基团特别是含氧基团的含量，改善复合材料的导电性［3］。石墨是自然界发现的最硬的材料，具有很好的导电性和导热性能，利用石墨制备的复合材料，如尼龙石墨、聚苯胺石墨复合材料均具备良好的导电能力。碳纤维的导电性能介于炭黑和石墨之间，其体积电阻率约为1200×10－6～300×10－6Ω?。在复合材料中，碳纤维可使其形成的导电渗滤通道的临界体积分数很低，达到很高的

导电性能所需的填充量很小［4］。碳纳米管是一种新型的导电体，在纳米纤维含量为0．5～10、碳纳米管质量分数为0．1～0．5时，复合材料具有很高的导电性能。1．3结构型导电高分子使用较多的是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电物质，这些高聚物不需要加入其他导电性物质而依靠本身结构即具有导电性。1．4金属系导电体金属系导电体包括纯金属粉末和金属纤维。现阶段应用最广的金属粉末是铁粉和铜粉。一般情况下，金属粉末的体积分数达到50，会使导电复合材料的电阻率达到要求。将金属纤维填充到聚合物基体中，可制成导电性能优异的导电复合材料，其体积电阻率1．0×10－3～106Ω?。目前应用较多的金属纤维有铜纤维、不锈钢纤维和铁纤维等［5］。2电子信息智能纺织品导电材料的制备近年来，研究人员在电子信息智能纺织品导电材料的制备方面做了大量研究，笔者通过分析归纳将不同导电材料的制备方法分为4类，如图2所示。2．1混入法2．1．1编织法将导电纱线整合在织物结构中．［6］等人设计出一种应用在智能纺织品上的柔性可伸缩的磷酸铁锂电池，将4作为阴极，4512作为阳极，固体聚氧化乙烯电解质作为分离层铺在阴极和阳极之间，然后将这3层放置在液体聚合物溶液中，在50℃下使溶液蒸发，最后3层合并在一起成为一个电池条。由于该种材料具有热塑性，故此条状电池可以被切断或者拉伸，并混入织物中。据报道，单个的电池条只能提供约0．3的电压，若将8个聚合物电池条与棉布材料编织在一起见图3，用铜和铝作为导电线把它们串联起来，可以支持1

纤维素酶的应用

纤维素酶的应用 1 在动物饲料中的应用纤维素酶的应用开始于上世纪80年代早期，首先应用于动物饲料中。它的营养作用机理主要在于以下几个方面。 1）毁植物细胞壁,释放胞内养分。植物细胞内的营养物质由植物细胞壁包裹,植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶组成。纤维素酶可在半纤维素酶、果胶酶等协同作用下破坏细胞壁,使细胞内容物释放出来以利于进一步降解提高吸收率,同时也增加了非淀粉多糖的消化进而改善了高纤维饲料的利用率。 2）补充动物内源酶的不足,剌激内源酶的分泌。虽然草食动物能通过体内的微生物合成部分纤维素酶,但酶量有限,使粗纤维的消化吸收受到一定限制,而补充纤维素酶制剂则可明显提高对纤维素的利用率。对鸡、猪等单胃动物而言,其体内缺乏内源性纤维素酶,补充纤维素酶可以弥补这一缺陷,提高对纤维素的消化利用能力。同时,添加纤维素酶后,动物消化道酶系的组成、酶分泌量及活性可以得到改善,并改善消化道环境,增加酸度,激活胃蛋白酶。因此,畜禽日粮中添加纤维素酶对幼龄动物及病态和应激状态下的成年畜禽尤为重要,因为此时动物消化酶分泌量明显下降,添加纤维素酶效果会更为显著。 3）缓解或消除饲料抗营养因子的影响。果胶、半纤维素、β- 葡聚糖及戊聚糖能部分溶解于水中并产生粘性,增加了动物胃肠道内容物的粘度,对内源酶来说是一个屏障,降低了营养物质的消化吸收。而补充纤维素酶后,能在半纤维素酶、果胶酶、β- 葡聚糖酶等的协同下将纤维素、半纤维素、果胶、戊聚糖等大分子物质降解为单糖和寡糖,从而降低粘稠度,促进内源酶的扩散,增加养分的消化吸收。 4）促进小肠对营养物质的吸收。纤维素酶具有维持小肠绒毛形态完整,促进营养物质吸收的功能。在实际生产中通常将纤维素酶与半纤维素酶、果胶酶、β- 葡聚糖酶等组成复合酶制剂用于

智能材料的研究现状与未来发展趋势

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2d3587376.html, 智能材料的研究现状与未来发展趋势作者：邓焕来源：《科学与财富》2017年第36期摘要：智能材料这一概念在上世纪80年代首次被提出，近年来，关于智能材料在航空航天领域的研究与应用被频繁提及。由于智能材料具备着结构整体性强、可塑性高、功能多样化等优点，因此在航空航天领域得到了广泛的研究与使用，首先根据功能性的不同对智能材料进行了系统的分类与概述，然后对当前智能材料在航空航天领域的主要应用进行了系统性的分析与总结，最后对智能材料在未来的航空航天的应用前景中进行了进一步地展望。关键词：智能材料；复合材料；航空航天；功能多样化 1 引言进入二十一世纪以来，全球各大航空航天强国在航天航空领域投入了大量的研发资金，而作为航空航天领域重要环节的航天材料，近年来也不断有着新的突破，而其中被提及最多的就是智能材料在航空航天领域的应用。在智能材料的范畴中，智能复合材料最具有代表性，智能复合材料主要具备着：外界环境感知功能；判断决策功能；自我反馈功能；执行功能等。此外，由于当前智能复合材料都向着轻量化、低成本化的方向发展，因此在航天领域复合材料的设计结构以及使用用途上都有着不同的侧重发展方向。而近年来国内外各国也均加快了各自在该领域的研发使用发展进度，主要的研究大方向还是集中在了智能检测、结构稳定性、低成本化等方向上，本文着重对相关部分进行系统性的概述与总结。 2 航空航天领域智能复合材料的功能介绍在航空航天领域中，国内外普遍利用智能复合材料以实现在降低航空航天飞行器的自身重量的前提下保证系统结构的稳定性，其次根据复合智能材料具备智能检测自身系统内部工作状态和自愈合等功能实现航空航天材料在微电子与智能应用方向的交叉发展。 2.1 智能复合材料在航天结构检测方向的应用智能复合材料在航空航天器中的应用，主要是通过将传感器以嵌入的方式与原始预浸料铺层以及湿片铺层等智能复合材料紧密键合，最终集成在控制芯片控制器上实现对整个系统的实时监控诊测、自我修复等供能，值得注意的是，在这一过程中，智能化不仅仅是符合材料的必要功能，复合材料在很大程度上可以有效承受比传统应用材料更大外界机械压力[1]。除此之外，由于智能复合材料作为传感器的铺放衬底，因此智能复合材料还可以实现对整个材料内部结构的状况进行收集并且将出现的诸如温度异常、结构异常、表面裂痕等隐患及时反馈至中央处理器，这在一定程度上可以有效实现整个系统内部的检测与寿命预测，在这方面的技术上，美国的Acellent公司研发的缠绕型复合材料以压力感应的形式，按照矩形布线形式

智能纤维及其在纺织中的应用

28 智能纤维及其在纺织中的应用周佩佩（浙江省纺织测试研究院浙江杭州 310018）摘要：本文主要介绍了几种智能纤维及其在纺织中的应用。首先重点介绍了光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热调温纤维和形状记忆纤维的开发现状，其次对智能纤维在纺织中的应用做了简单的介绍综述。关键词：智能纤维；光敏变色；热敏变色；蓄热调温；智能服装中图分类号：TB381文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.1673-0968.2016.05.009 智能这一概念是从生物体所发展出来的，其狭义的概念就单指的是高等动物的思维活动以及思维能力；而广义上的则是指所有生命体所具备的对外界刺激的反应能力[1]。在1989年时，高木俊宜在材料物性与功能之中融入了信息科学的内容，并首次提出了智能材料（inte llig e nt m a te ria ls）的概念。所谓智能材料就是可以感知环境并作出响应，具备有发现功能。即随着外部条件的变化，而进行相应动作的高分子[2]。智能材料从三维到零维都有着独特的结构，三维上是块状微球状，二维上是薄膜状，一维上是纤维状，零维上是纳米粒子状。纤维状智能材料也即是智能纤维（sm a rt fib e r），指的是能够对外部环境或者是内部状态与刺激进行感知，并作出反应的纤维[3]。智能纺织品是指利用智能纤维作为原料，通过纺纱、织造最后获得的纺织品，或者是将其他的智能材料与纺织品进行复合最后得到的具有智能性的纺织品。近年来，智能纤维正日益受到世界各国的重视，一部分的专家也将智能纺织品堪称是纺织服装工业的未来。同时，纳米技术、仿生技术、电子信息技术等前沿科技的发展也为智能纤维的研发提供了更多的发展空间。 1 智能纤维的主要种类目前，智能纤维的研究技术已经比较成熟，智能纤维的种类也较多，本文主要介绍光敏变色纤维、热敏变色纤维、蓄热调温纤维和形状记忆纤维。 1.1光敏变色纤维光敏变色（p ho to c hro m ism）是指某些物质处于不同波长光的照射之下出现可逆的颜色变化的现象。M a rc kw a ld在1899年首次发现了某些固体和液体化合物拥有光敏变色的性能，光敏变色现象自此受到了各领域研究者的重视。光敏变色现象在纤维领域之中的应用最早开始与1970年，在越南战争之中，光敏变色化合物首次被美国运用在士兵的服装中，开发出了可以改变颜色的作战服，作为军事伪装的一个手段。光敏变色纤维是通过在纤维中引入光敏变色物质而制得。光敏变色纤维可通过物理方法或化学方法来制备。物理方法主要包括共混、复合纺丝和纤维浸渍涂覆等方法。日本帝人公司开发的光敏变色复合纤维就是通过复合纺丝方法制备的[4]。Le e-Jo ng等用光敏变色染料对聚酰胺纤维进行染色。实验结果表明，聚酰胺纤维在进行染色之后就具备了光敏变色的能力。美国的C le m so n大学和G e o rg ia理工学院等多家高校在光纤之中掺入了变色燃料或者是对光纤的表面涂层材料进行改变，让纤维的颜色可以进行自动控制。美国军方的研究人员认为将光纤和变色染料进行结合，能够实现服装颜色的自动改变。化学方法主要是通过接枝共聚的方法对纤维原料改性或成型纤维改性来制备光敏变色纤维。如将光敏变色染料单体接枝到羟甲基甲壳素上，得到了具有水溶性的光敏变色衍生物。So n Yo ung-A 等[5]将染料Ⅱ与三聚氯氰反应合成的活性染料Ⅴ和聚酰胺纤维反应得到了光敏变色聚酰胺纤维。 1.2 热敏变色纤维热敏变色纤维的颜色能随着温度的变化而发生可逆的变化，是通过在纤维中引入热敏变色物质而制得的。热敏变色纤维可通过共混、复合纺丝、表面涂覆的方法制备。共混是将热敏变色材料直接加

土木工程智能材料的应用发展研究

土木工程智能材料的应用发展研究 0引言随着材料技术的快速发展，越来越多的高新技术被运用到工程材料的研发中，各种新型材料层出不穷，以复合材料为基础发展而来的智能材料，为解决相应材料的力学问题提供了科学牢靠的途径。作为有着多学科交叉背景的综合学科，智能材料为土木工程中日益复杂的结构提供了实现的可能性，因此这一学科的研究也日益受到重视。诸如大跨度桥梁、高层建筑、水利枢纽、海洋钻井平台以及油气管网系统之类的基建设施，在其较长的使用期中，外界各种不利作用会使得组成这些结构的材料发生不可逆的变化，从而导致结构出现不同程度地性能衰减、功能弱化，甚至会诱发重大工程事故。若是能将智能材料运用到对这些超规模的工程结构物中，能够时刻评定相应的安全性能、监控损伤，并智能修复，则将为未来工程建设提供新的发展思路。所谓智能材料，是指随时能够对环境条件及内部状态的变化做出精准、高效、合适的响应，同时还具备自主分析、自我调整、自动修复等功能的新材料。受仿生学科的启发，其目标是要开发出能运用到具体工程中、将无机材料变得有生命活力。二十世纪90年代初逐渐兴起的智能材料结构系统，吸引了包括物理、化学、电子、航空航天、土木工程等领域的研究者涉足其中，取得了丰硕的成果。

1智能材料的概念及特点智能材料发源于“自适应材料”（AdaptiveMate-rial），在Rogers和Claus等人的努力下，智能材料系统逐渐受到全世界各国官方机构的认可与重视，发展迅速。智能材料（IntelligentMaterial，IM）当前没有一个明确的定义，不过大体上都是根据功能做出相应的定义，是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，具有不可限量的前景。智能材料产生的背景决定了其所具有的独特优势，决定了其终将会带来材料科学的重大革新。通常而言，智能材料主要以下七大功能：（1）传感：能够对内外部的作用进行监控与鉴别；（2）反馈：将监控获取的信息进行传输以及反馈；（3）信息识别与积累：识别并记忆反馈来的信息；（4）响应：对内外部的变化做出灵活有效的反应；（5）自诊断：对内外部信息实施自行诊断、分析、评判等；（6）自修复：依特定的方法修复系统的故障；（7）自适应：待外部作用消失后可恢复原状。在具体的工程中，若要实现这么多的功能，仅仅依靠单一材料是无法实现的，因此通常情况下都是通过多种智能材料的组合才能达到目的。 2智能材料在土木工程结构中的应用 2.1光导纤维光纤维的主要化学成分为二氧化硅，作为信息传递的绝佳介质，有着其他任何材料无法比拟的传导能力。材料主要由内层圆柱

电子智能纺织品用柔性器件的研究进展

电子智能纺织品用柔性器件的研究进展张瑞1，刘晓霞2，辛斌杰3 （上海工程技术大学，服装学院，上海，201620）摘要：简述了智能纺织品的定义，电子智能纺织品的工作原理和技术构成。将电子智能纺织品用柔性器件分为柔性传感器、柔性显示器、柔性触控装置、柔性电池和其它柔性器件五类并重点介绍了各类柔性器件的研究进展。认为柔性器件制备技术的进步，将会给电子智能纺织品带来更广阔的发展空间。关键词：智能纺织品；电子信息；柔性器件 1、引言智能纺织品是基于仿生学概念，能够模拟生命系统，并且具有对外界刺激感知和反应的能力，能够实现自检测、自诊断、自调节和自修复等多种特殊功能的一种高科技纺织产品[1]。电子智能纺织品不只是将电子组件及电子电路与纺织品结合，而是基于电子技术，将传感、通讯、人工智能等高科技手段应用于纺织技术上而开发出的新型纺织品[2]。电子智能纺织品的核心要素是感知、反馈、响应，其工作过程如图1所示，当纺织品所处的外界环境发生变化时，传感器及时感知到其变化，并将变化所产生的信号通过信息处理器作出判断处理，再将处理后的信息传输给驱动部分，最后驱动部分根据得到的信息对纺织品材料作出相应的调整，以适应外界环境的变化。图1. 智能纺织品工作过程电子智能纺织品广泛应用于军事、航空航天、医疗保健、通信娱乐和土木结构等领域。从士兵的单兵作战服到航天飞行员的舱外活动服，从图2的病人可穿戴式心电呼吸传感器到图3的可卷曲显示器，电子智能纺织品正逐渐融入到我们的生活中。 1张瑞（1993-），男，纺织工程专业硕士在读，主要研究方向为数字化纺织技术。 2刘晓霞，通讯作者，教授，主要研究方向为纺织材料及纺织新技术，邮箱：liuxiaoxialucky@https://www.360docs.net/doc/2d3587376.html,。 3辛斌杰，男，副教授，主要研究方向为数字化纺织技术及功能性纺织品开发。

智能纺织品的研究与开发(一)

智能纺织品的研究与开发(一) 摘要本文就已开发成功或正在设计、研制、开发的智能型纺织品作了介绍，其中包括光响应类纺织品、热调节类纺织品、结合电子技术类纺织品，并对智能纺织品今后的研究方向做了简要的叙述。关键词智能纺织品研究进展一、概述所谓智能纺织品是指对外界刺激具有感知能力或兼具反应能力的纺织品。其中，对外界刺激具有感知能力的纺织品主要指光导纤维纺织品以及导电纤维纺织品；对外界刺激兼具反应能力的纺织品主要指形状记忆纺织品、变色纺织品、防水透湿纺织品、蓄热调温纺织品以及吸湿放热纺织品。由于这类纺织品具有较高的附加值，故有必要对其进行深入研究和开发。本文根据现有资料及信息，对己开发成功或正在设计、研制、开发的智能型纺织品作简要介绍，期望引起同行对这一领域的进一步关注。二、各类智能纺织品（一）光响应类纺织品这类纺织品主要由自发光纤维所制得。自发光纤维，是一种刚刚兴起的功能性纤维，目前仅在日本、美国有小批量的生产，一般是在合成纤维生产过程中加入少量的蓄光剂(主要成分为氧化铅和一些稀土元素，平均粒度在2μm~3μm)。产品经光线照射10min~20min，即可持续发光8h~10h，颜色多种多样，有黄、绿、蓝等。如美国Beaverindustries和Glo~Tech两大公司就分别以Glosafety和Glo~Tech商标名出售其自发光产品。变色纺织品是一种能随环境和温度而自动改变颜色的纺织品，在阳光下鲜艳夺目，在绿荫下柔和自然，在室内朴素淡雅，其原理是纤维和纺织品采用光敏染料染色。如士兵穿上它，在树林里变成绿色，在草原上变成草黄色。在近红外夜视仪、激光夜视仪、电子形象增强仪、黑白胶片和彩色胶片等器材和侦视技术面前会产生错觉，不易被敌方发现，以达到隐蔽自己、迷惑敌人的目的。（二）热调节类纺织品温度调节方面主要可分为凉爽功能纺织品、保温功能纺织品和自动温度调节纺织品三大类，分别介绍如下。 1、凉爽功能纺织品凉爽功能中最有代表性的就是美国杜邦公司用于生产cool-max织物的四沟道(Tefrachannel)聚酣纤维，它具有优良的芯吸能力，是将疏水性合成纤维制成高导湿能力的纤维。可将皮肤上的汗用芯吸导到织物表面蒸发并冷却，有实验证明在30min内，湿度的去除百分率，棉织物为52％。而cool-max为95％。 2、保温功能纺织品目前这种类型的纺织品主要包括积极保暖和积极产热两方面的功能。Toyobo和Mizuno两大公司正在联合推广一种“breath-thermo”产品，属于一种包含有交联聚丙烯类的涤纶纤维。所应用的这种化学物质还因为具有很强的吸水能力经常被用做医用干燥剂。 Tomy公司的“Warmsensor”机织物包含有特殊的陶瓷粒子，结构由吸收、绝缘、隔热三层组成。与普通机织物相比，其内部温度要高出2℃~3℃，Asics公司已将其用于运动内衣、内衣、滑雪服中。由Maldemnills生产的“Porlatech”是内置锂电池的服装。其中热盘可以连续维持5h，以保持服装内的温度。Goldwin公司目前已开始向市场推广这类产品。在1998年冬季的奥林匹克运动会上，200名瑞士运动员和300名记者就穿着了Descent的“Mobilethermo”夹克，这种夹克内置了加热体系。从而保证了内部温度控制精确性。Mitsubishirayon公司生产的“Thermocatch”热绝缘体系属于聚丙烯睛纤维。但是其中心为具有光热转换功能细微的陶瓷粒子。其表面为氧化锑。据报道在普通的纤维中仅仅混入10％该

年产300吨纤维素酶工厂的初步设计

摘要纤维素是年产量巨大的可再生性资源，地球上每年光合作用生成的上亿吨生物质中，纤维素占了近一半。目前，自然界中纤维素只有一小部分得到了利用，绝大多数纤维素不仅被白白浪费，而且还会造成环境污染。利用这一年产量巨大的可再生性资源将其转化为人类急需的能源、食物和化工原料，对于人类社会的可持续性发展具有非常重要的意义。本设计采用目前认为是最好的产纤维素酶的菌种里氏木霉作为发酵菌种，液体深层发酵过程中采用变温发酵的方法分别控制菌种的生长和产酶，提取过程中采用超滤、层析等，提高产品的收率。最后采用喷雾干燥做成固态的酶制剂。本设计的主要内容有：工厂总平面布置、全厂工艺流程设计、工艺计算、设备的计算与选型、成本核算；另外，完成设计图纸8张，有工厂总平面布置图、工艺流程图（3张）、发酵罐设计图、种子罐设计图、发酵车间设备布置图（平面图和立面图）。根据全厂工艺设计和计算结果可以看出，该设计能够达到工业生产的要求。关键词：纤维素酶；液体深层发酵；里氏木霉

目录 1 绪论1 1.1纤维素酶简介1 1.2纤维素酶的研究状况 1 1.2.1国外研究概况 (2) 1.2.2国内研究概况 (3) 1.3 纤维素酶的应用 4 1.3.1 纤维素酶在果实和蔬菜加工上的应用 (4) 1.3.2 纤维素酶在酱油酿造上的应用 (4) 1.3.3 纤维素酶在酒精发酵中的应用 (5) 1.3.4纤维素酶在饲料上的应用 (5) 1.3.5在麻棉混纺织物后整理中的应用 (6) 1.3.6其它 (6) 1.4纤维素酶的发展前景 6 1.5纤维素酶的生产6 1.5.1固体发酵生产纤维素酶 (6) 1.5.2液体深层发酵生产纤维素酶 (7) 1.5.3固定化酶和细胞 (9) 1.6目前国内的有关情况 9 1.6.1国内的需求情况 (9) 1.6.2主要技术指标 (9) 1.6.3国内几大生产厂家 (10) 1.7本设计的目的和内容 10 1.7.1本设计的目的 (10) 1.7.2本设计的主要内容 (10) 2 全厂工艺流程及论证12 2.1无菌空气工艺论证12 2.1.1无菌空气制备系统工段工艺论证 (12) 2.2发酵工段工艺论证13 2.2.1发酵工艺流程 (13) 2.2.2菌种选取 (13) 2.2.3培养基 (14) 2.2.4生产方法 (14) 2.2.5发酵过程的控制 (14) 2.3后提取工段工艺论证 15 2.3.1后提取工艺流程 (15) 2.3.2提取方法论证 (15) 3 纤维素酶的工艺计算18

[高分子材料] 清华大学张莹莹课题组：桑蚕丝智能纤维与织物

2018-10-11 随着世界文明的进程，纤维革命已在悄然酝酿之中，纤维被赋予感知和信息处理功能，从而使于人们息息相关的日常服饰拥有智慧、应答与反馈能力。智能纺织品应运而生，智能纤维作为智能纺织品的一部分，是指既能够感知到外界环境或内部状态变化、刺激，并能够做出反应（响应）的纤维，是真正意义上的智能可穿戴产品。遗憾的是传统服装行业的纤维虽然具有各种优良性能，但并不具有导电性，所以无法实现智能化。自古以来，中国生产的丝绸以其色泽光丽、质地柔软的特性，深受各国人民的喜爱。中国是蚕丝的发源地，种桑养蚕制丝织绸是我国古代对世界物质文明和精神文明的重大贡献。在智能纺织品萌芽和发展的今天，如能赋予桑蚕丝新的功能，无疑会为丝绸业的发展注入新的活力。然而，目前报道的再生蚕丝往往具有脆性，这限制了其在柔性电子纺织品中的实际应用。为了开拓桑蚕丝在智能纤维领域的运用，清华大学的张莹莹课题组利用静电纺丝技术将桑蚕丝材料与碳纳米管相结合，成功在蚕丝纤维中嵌入了超强导电的碳纳米管纤维，从而制得了超柔、超轻、超强的桑蚕丝缆线。此外，研究人员展示了这种智能蚕丝的防水溅功能。进一步的，他们展示了这种纤维在柔性电子织物中的运用，所得的电子织物具备了智能变色、无线充电等功能。

▲导电蚕丝制备示意图该导电桑蚕丝表现出高电导（31000 S/m）、高机械强度（16 cN/tex）、优异的耐疲劳性（1000次弯曲）和耐湿性（RH=70%）。作为柔性电子织物，该导电桑蚕丝还具有良好的透气性和质轻的特点。加之桑蚕丝本身的天然材料属性，这种桑蚕丝在穿戴电子织物中具有很大优势。此外研究人员表示，这种利用静电纺丝制备包芯结构纤维的方法也可用于制造其他功能纤维。期待该类智能纤维有朝一日为传统纺织产业带来颠覆性的变化。相关研究报告以Splash-Resistant and Light-Weight Silk-Sheathed Wires for Electronic Textiles为题发表于《Nano Letters》杂志，文章的第一作者是清华大学博士研究生訚哲，通讯作者是张莹莹。视频1 导电桑蚕丝的防水溅功能展示。视频2 (a)无线充电示意图和电路图，(b)变形的导电蚕丝线圈，仍然可以进行无线充电。视频3 丝绸织物上的变色纤维（绿色），通过改变加载电压可以控制纤维的颜色。全文链接：来源：0 声明：凡本平台注明“来源：XXX”的文/图等稿件，本平台转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的，并不意味着本平台赞同其观点或证实其内容的真实性，文章内容仅供参考。我们的微博：0，欢迎和我们互动。添加主编为好友（微信号：gfzkxqy，请备注：名字-单位-研究方向），邀请您加入学术圈、企业界、硕博联盟、北美、欧洲、塑料、橡塑弹性体、纤维、涂层黏合剂、油墨、凝胶、生物医用高分子、高分子合成、膜材料、石墨烯、纳米材料、表征技

智能纺织品的现状和发展趋势_卢胜权

轻纺工业与技术 2013年2月第1期（总160期） 1989年日本学者将科学信息融于材料的构型和功能中，首先提出了“智能材料（Intelligent Material ）”概念，智能材料的发展为智能纺织品的开发奠定了基础，促进了智能纺织品的发展［1］。智能纺织品是指能够感知各种来自环境的变化或刺激（如机械、热、光、温度、电磁、化学物质、生物气味等），并能做出响应的一类纺织品。形状记忆纺织品、变色纺织品、电子信息纺织品、调温纺织品等智能纺织品已应用于纺织领域，赋予纺织品特殊的功能，为开发适合在特种环境下使用的功能纺织品提供了全新的思路。从目前世界上已有的和正在开发的智能型纺织品的品种来看，纺织品的智能化一般是通过以下几种途径实现的。将所需的性能引入到聚合物中，即利用高分子化学和物理原理，合成能对环境进行响应的新型聚合物，或对原有的通用聚合物或天然高分子进行改性处理使其具有“智能化”特征。换言之，就是纤维本身的创造和开发，制造出智能型纤维。通过将普通纤维与特种纤维交织或将特种纤维编入织物中而使织物获得智能织物。将织物与智能型膜等材料复合而成获得智能型复合织物。在织物设计中，根据特定的应用场合，通过一定的组织结构设计使织物能够对特定的环境或刺激物产生响应。将织物或服装与其它外加元件相结合，从而制得智能织物或智能服装。外加元件包括普通元件和高技术传感器、监测器、促进器和报警器等。1形状记忆纺织品形状记忆纺织品是一种将具有形状记忆功能的材料通过织造或整理的方式引入到纺织品中，在一定的温度、机械力、光、pH 值等外界条件下，具有形状记忆、高形变恢复、良好的抗震和适应性等优异性能的纺织品。形状记忆纺织品的作用原理基于形状记忆纤维，该种纤维在第1次成型时，能记忆外界赋予的初始形状，且形状固定后的纤维可发生形变，并在较低温度下将此形变固定下来或者是在外力的强迫下将此变形固定下来，当再次给予变形的纤维加热或热水洗涤等外部刺激时，能可逆地恢复到原始状态。可分为生活用纺织品，特殊功能纺织品，医疗、电子、航天等用纺织品。1．1形状记忆纤维意大利Corpo Nove 公司设计出一款“懒人衬衫”，在衬衫面料里加入镍、钛元素和尼龙纤维，使之具有“形状记忆功能”的特性。当外界气温偏高时，衬衫的袖子会在几秒内自动从手腕卷到肘部；当温度降低时，袖子能自动复原，且衬衣还不怕起皱，即使揉成乱糟糟的一团，用电吹风吹一下，马上就能复原，甚至人的体温也可以自动把它“烫平”［2］。香港理工大学纺织及制衣学系，使用常用工业聚氨酯合成设备，合成出了形状记忆聚氨酯，然后利用传统湿法纺丝工艺及设备纺出了具有形状记忆的纤维。所得纤维的断裂强度可达1．0cN /dtex ～1．5cN /dtex ，断裂伸长率100％～400％，其形变固定率和形变回复率均在90％以上［3］。1．2 形状记忆纱线目前，开发、应用较成功的形状记忆纱线是利用形收稿日期：2012－10－26 作者简介：卢胜权，男，工程师，主要从事纺织新技术与标准的研究。智能纺织品的现状和发展趋势卢胜权（东莞现代产品整理服务有限公司，广东东莞 523400）【摘要】介绍了智能纺织品的机理和应用范围，详述了其生产方法及研究现状，并展望了智能纺织品今后的研究热点及主要发展方向。【关键词】智能纺织品；研究现状；发展趋势Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2013.01.027中图分类号：TS06 文献标识码：A 文章编号：2095-0101（2013）01-0071-03 专题与论述

纤维素酶在织物整理中的应用

第２５卷第３期２００４年６月纺织学报Ｊｏｕｍａｌｏｆ７ｒｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＶ０１．２５。Ｎｏ．３Ｊｕｎ．，２００４ ?综合述评? 纤维素酶在织物整理中的应用周秀梅夏黎明（浙江大学材料与化学工程学院，杭州，３１００２７）摘要：综述了纤维紊酶在牛仔布仿旧、纺织品生物抛光中的应用，指出目前纤维素酶生物整理中存在的问题及发展前景。关键词：纤维素酶棉纺织物生物抛光中图分类号：Ｔｓ１９５．６文献标识码：Ａ文章编号：０２５３．９７２ｌ（２００４）０３．０１１４．０２酶用于纺织行业的历史悠久，最初是应用于退浆。近年来，利用纤维素酶在纺织品加工中的应用日益广泛。目前，国内外纺织行业已将这一生物整理技术广泛应用于工业生产中。１纤维素酶的作用原理【１ｊ纤维素酶是水解纤维素、生成葡萄糖的一组酶的总称。它主要包括３类性质不同的酶：内切型．Ｂ．葡聚糖酶、外切型．ｐ．葡聚糖酶和ｐ一葡萄糖苷酶。在纤维素降解过程中，首先由内切酶作用于微纤维的非结晶区，使其露出许多末端供外切酶作用，产生纤维二糖，最后由８．葡萄糖苷酶作用将其分解成葡萄糖。作为纺织工业用纤维素酶，它不需要将棉纤维素分解成葡萄糖，而只要破坏棉纤维束分子间的氢键，松散棉纤维柬的结构，或者部分降解纤维素分子长链，即可达到工艺要求。２纤维索酶在纺织品生物整理中的应用心’３】纤维素酶作为一种高效生物催化剂，因其具有可降解性及对织物能产生可控的整理而广泛应用于纺织行业。其中，牛仔布的仿旧整理及纺织品的生物抛光是纤维素酶最成功的应用。２．１牛仔布的仿旧整理蓝色牛仔服在近些年来越来越受到人们的青睐。在２０世纪７０年代后期及８０年代初期，工业上主要采用浮石洗工艺去除纤维表面的染料，以达到霜白效果。采用纤维素酶洗涤不仅能对纤维表层进行可控的“刻蚀”，使织物产生不均匀的褪色，而且对织物内部纤维的强力不会过度损伤。纤维素酶的使用一方面有利于保护环境；另一方面，处理后的织物手感细腻、柔软、耐用性增强，因而纤维素酶洗工艺已广泛取代了传统的石磨水洗。２．２纺织品的生物抛光为了防止及除去织物表面的毛球，运用纤维素酶对织物进行生物抛光显得格外必要。用纤维素酶处理在织物表面改性方面开辟出了新领域。在酶洗过程中，因纤维素酶分子比水分子要大１千倍以上，不能透入棉纤维的内部。所以只有接近纤维素纤维表面的Ｄ．１，４．葡萄糖苷键受到影响。织物表面的纤细纤维在生物降解和机械力作用的影响下脱落，得到了平滑的纤维表面。织物经纤维素酶处理后，大大降低了起毛起球的趋势；而且手感柔软，悬垂性好；吸水性也得到了改善。３存在的问题和拟采取的措施Ｈｑ］纤维素酶生物整理已成为织物后整理的一种新颖的高科技纺织技术。但是从技术上看，目前还存在不少问题，需进一步探讨解决。３．１返沾色纤维素酶洗过程中从织物表面去除的靛蓝染料，会再次沉积到服装背面、内袋以及织物白色部分，给出较浅的蓝色背景。这种现象被称为返沾色。据资料显示，纤维素酶蛋白的性质是影响靛蓝返沾色的真正原因，而纤维素酶洗过程中的ｐＨ值只是间接地影响返沾色的程度。为了有效地减少返沾色，获得所希望得到的色泽对比度，可采取以下措施：１）为了减轻纤维素酶蛋白在纤维素表面的吸附状态，可以考虑将纤维素酶的ｃＢＤ（纤维素酶的结合区域）和酶的活性核分离，以达到减少返沾色的目的。２）因专一的单组分酶比多组分酶系具有较低的返沾包，故可分离纯化多组分酶。３）加入一定量的靛蓝染料分散剂，来减少返沾色程度。如ＳａｎｄｏｃｌｅａｒＩＤＳ，具有形成胶束的能力，能溶解靛蓝染料，从而促进返沾色的去除。４）加入靛蓝染料分解酶——漆酶，再配合特定的介质万方数据

浅谈智能材料

浅谈智能材料智能材料的构想来源于仿生（仿生就是模仿大自然中生物的一些独特功能制造人类使用的工具，如模仿蜻蜓制造飞机等等），它的目标就是想研制出一种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。具体来说智能材料需具备以下内涵：（1）具有感知功能，能够检测并且可以识别外界（或者内部）的刺激强度，如电、光、热、应力、应变、化学、核辐射等；（2）具有驱动功能，能够响应外界变化；（3）能够按照设定的方式选择和控制响应；（4）反应比较灵敏、及时和恰当。（5）当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态。智能材料又可以称为敏感材料，其英文翻译也有若干种，常用的有Intelligent material、Intelligent material and structure、Smart material、Smart material and structure、Adaptive material and structure等。为增加感性认识，现举一个简单的应用了智能材料的例子：某些太阳镜的镜片当中含有智能材料，这种智能材料能感知周围的光，并能够对光的强弱进行判断，当光强时，它就变暗，当光弱时，它就会变的透明。作为一种新型材料，一般认为，智能材料由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成。这种材料可以自我发现故障，自我修复，并根据实际情况作出优化反应，发挥控制功能。智能材料可分为两大类：（1）嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材料系统。在基体材料中，嵌入具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境给予的信息，控制处理器指挥和激励驱动元件，执行相应的动作。（2）有些材料微观结构本身就具有智能功能，能够随着环境和时间的变化改变自己的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导体等。

智能材料

智能材料智能材料（Intelligent material），是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。一般说来，智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。定义智能材料目前还没有统一的定义。不过，现有的智能材料的多种定义仍然是大同小异。大体来说，智能材料料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。具体来说，智能材料需具备以下内涵：(1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电，光，热，应力，应变，化学，核辐射等； (2)具有驱动功能，能够响应外界变化； (3)能够按照设定的方式选择和控制响应； (4)反应比较灵敏,及时和恰当； (5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。智能材料又可以称为敏感材料，其英文翻译也有若干种，常用的有Intelligent material，Intelligent material and structure，Smart material，Smart material and structure，Adaptive material and structure等.。分类作为一种新型材料，一般认为，智能材料由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成。这种材料可以自我发现故障，自我修复，并根据实际情况作出优化反应，发挥控制功能。智能材料可分为两大类：（1）嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材料系统。在基体材料中，嵌入具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境给予的信息，控制处理器指挥和激励驱动元件，执行相应的动作。（2）有些材料微观结构本身就具有智能功能，能够随着环境和时间的变化改变自己的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导体等。这只是一种比较笼统的分类方法，由于智能材料还在不断的研究和开发之中，因此相继又出现了许多具有智能结构的新型的智能材料。如，英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导

纤维素酶在纺织行业的应用

纤维素酶在纺织行业的应用 1 引言纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物，绝大多数由绿色植物通过光合作用合成。微生物对纤维素的降解、转化是自然界中碳素转化的主要环节。纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的多组分酶的总称。目前，纤维素酶产品广泛应用于纺织、饲料、酿造、制药、造纸等行业，尤其是在纺织行业的应用范围目前正在不断扩大。 2 纤维素酶纤维素酶的研究最早是1906年Seilliere在蜗牛的消化液中发现了分解纤维素的纤维素酶。纤维素酶是能水解纤维素β-1，4-葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，它不是单一酶，而是起协同作用的多组分酶系。纤维素酶的来源非常广泛，昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。主要的有：康氏木霉、里氏木霉、黑曲霉、斜卧青霉、芽孢杆菌等。丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物，而嗜碱细菌产生的纤维素酶在碱性范围起作用。纤维素酶分子是由球状的催化结构域（CD）通过一个富含脯氨酸或羟基氨基酸的连接桥（Linker）和纤维素结合结构域（CBD）三部分组成。连接桥的作用可能是保持CD和CBD之间的距离。纤维素结合结构域执行着调节酶对可溶和非可溶性底物专一性活力的作用，对酶的催化活力是非常必需的。催化作用域的三维结构极其复杂，对酶的催化活力起决定作用。[1，4] 3 纤维素酶对纤维素的作用机理目前，一种理论认为：纤维素酶水解纤维素是β-1，4-内切葡聚糖（纤维二糖水解）酶（EG，Endo-β-Glucanase）,β-1,4-外切葡聚糖（纤维二糖水解）酶（CBH,Cellobiohydrolase）和β-葡萄糖苷酶（BG, β-Glucosidase）协同作用下进行的。首先，EG酶随机水解切断无定型区的纤维素分子链，使结晶纤维素出现更多的纤维素分子基端，为CBH酶水解纤维素创造条件，CBH酶的水解产物纤维二糖则由BG酶水解成葡萄糖，因而纤维素酶水解纤维素的过程可以简单表示为：EG→CBH→BG。目前的研究表明，EG酶实际上至少包括EGⅠ、 EGⅡ、 EGⅢ和 EGⅤ四种，CBH 至少包括CBHⅠ和CBHⅡ两种。另外一种理论认为：纤维素酶是由葡聚糖内切酶（Cx酶）、葡聚糖外切酶（C1酶）、β-葡萄糖苷酶三个主要成分所组成的诱导型复合酶系。其中C1酶起水化作用，它作用于不溶性的固体表面，使形成结晶结构的纤维素链开裂，长链分子的末端部分游离，从而使纤维素链易于水化。Cx酶随机水解非结晶纤维素、可溶性纤维素衍生物和葡萄糖的β-1,4-寡聚物，葡萄糖苷酶将纤维二糖和纤维三糖水解成葡萄糖。该假说的基本降解模式如下：

纤维素酶

西安工程大学纤维素酶对纤维素的作用机理及其在纺织上的应用院系：纺织与材料学院专业班级：轻化工程11（1）姓名：赵华学号：41101030111

纤维素酶对纤维素的作用机理及其在纺织上的应用张海生,张同亮,陈德兆摘要:介绍了纤维素酶的性质、纤维素酶对纤维素的作用机理及纤维素酶在纺织上的应用,对其在纺织上的应用前景进行了展望。关键词:纤维素酶;纤维素;纺织;应用 0引言纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物,绝大多数由绿色植物通过光合作用合成。微生物对纤维素的降解、转化是自然界中碳素转化的主要环节。纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的多组分酶的总称。目前,纤维素酶产品广泛应用于纺织、饲料、酿造、制药、造纸等行业,尤其是在纺织行业的应用范围目前正在不断扩大。早在1906年,Seilliere就在蜗牛的消化液中发现了能分解纤维素的纤维素酶。纤维素酶是能水解纤维素β-1,4-葡萄糖苷键,使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称,它不是单一酶,而是起协同作用的多组分酶系。纤维素酶的来源非常广泛,昆虫、软体动物、原生动物、细菌、放线菌和真菌等都能产生纤维素酶。主要的有:康氏木霉、里氏木霉、黑曲霉、斜卧青霉、芽孢杆菌等。丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物,耐嗜碱细菌产生的纤维素酶在碱性范围起作用。纤维素酶分子是由球状的催化结构域(CD)通过一个富含脯氨酸或羟基氨基酸的连接桥(Linker)和纤维素结合结构域(CBD)三部分组成。连接桥的作用可能是保持CD和CBD之间的距离。纤维素结合结构域执行着调节酶对可溶和非可溶性底物专一性活力的作用,对酶的催化活力是非常必需的。催化作用域的三维结构极其复杂,对酶的催化活力起决定作用。 1 纤维素酶的制造方法 1. 1固体发酵法固体发酵法是以玉米、稻草等植物秸杆为主要原料，投资少，工艺简单，产品价格低廉。目前国内绝大部分厂家采用该技术，主要分布在上海、江苏、湖北、黑龙江。然而固体发酵法存在着根本上的缺陷，不可能像液体发酵那样随着规模的扩大，成本大幅度下降。以秸杆为原料的固体发酵法生产的纤维素酶很难提取、精制。目前生产厂家只能采用直接干燥粉碎得到固体酶制剂或用水浸泡后压滤得到液体酶制剂，产品外观粗糙，成品质量不稳定，杂质含量高。因此，随着液体发酵酶工艺的发展及菌种性能的提高，采用液体发酵法生产纤维素酶是必然趋势。 1. 2液体发酵酶液体发酵生产工艺过程是将玉米秸杆粉碎至20目以下后进行灭菌处理，送发酵釜内发酵，同时加入纤维素酶菌种，发酵时间约为70 h ,温度控制低于60 0C，采用净化后的无菌空气从釜底通入进行物料的气流搅拌，发酵完的物料经压滤机压滤，超滤浓缩，喷雾干燥，制得纤维素酶产品。其工艺流程示意图如下: 液体发酵法动力消耗大，设备要求高，但原料利用率高，生产条件易控制，产量高，劳动强度小，产品质量稳定，建议国内新建装置采用该技术。 2纤维素酶维素的对纤作用机理目前,一种理论认为:纤维素酶水解纤维素是β-1,4-内切葡聚糖(纤维二糖水解)酶