能自行發電的奈米纖維

 

02 能自行發電的奈米纖維

張貼者：2010/4/7 下午10:53Jacqueline Chiu   [ Leslie Ku 已於 2010/4/27 上午7:21 更新 ]

能自行發電的奈米纖維          495481362  黎紋伶   華人科學家王中林領導的科研小組日前研製出一種能產生電能的新型奈米纖維。這種僅有一根頭髮 1/1800 的纖維通過相互搓動，將機械能轉化為電能。借助這種奈米發電機，走路、心跳這樣司空見慣的機械運動將來都能用來發電。這樣估算，將來用這樣的纖維製成的織物，每平方米的輸出功率可達８０毫瓦，有可能給一個隨身的ｉＰｏｄ供電。 基本原理 有1項利用奈米科技的發電技術，未來可能改革目前供電型態。奈米線(nanowires)是1維(one-dimensional)結構的1種奈米型態，與堆疊起來的奈米帶(nanobelts)或是奈米管(nanotubes)，在光、電、熱或是機械特性上，都表現出與過去材料不同的特性。 左上角是氧化鋅奈米管在電子顯微鏡下的原貌，右方與下方則是其發電原理與發電量。   利用彎曲氧化鋅奈米管產生電流的發電模式流程圖。     可以組成1維奈米結構的材料有奈米碳管(carbon nanotubes)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(TiO2)以及氧化銦錫(ITO)…等。奈米碳管較廣為人知，但是其它材料研究也逐漸發展，其中氧化鋅因其6方晶系格結構與傳統的3、5族氮化鎵材料類似，且屬於直接能隙(能隙值約為3.37 eV)，因此具較大的激子束縛能(exciton binding energy)，並具備壓電效應(Piezoelectricity)特性，逐漸成為國/內外學術機構競相研究的奈米半導體材料。   素材之結構   據美國喬治亞理工大學(Georgia Institute of Technology)與俄亥俄州達頓大學(Dayton University)的1個聯合研究小組報告指出，氧化鋅奈米線經特殊排列後，竟然只要反覆彎曲就可產生電力，此種發電模式並非摩擦生電，而是只要彎曲就有電力產生。     科學家給名為KEVLAR的合成纖維(一種質地堅固重量輕的合成纖維)涂上四乙氧基硅烷，再在其上涂一層氧化鋅，氧化鋅向外生長，形成許多凸起的晶體棒，就像卷式發梳上的梳齒。當有機械應力如彎曲、擠壓、拉伸等作用於這些氧化鋅晶體"發梳"時，它們就會產生電壓。      科學家解釋說，一些晶體的結構比較特別，缺乏對稱性，當這種晶體受到壓力而改變形狀時，便會放出少量的電流，這就是壓電效應。氧化鋅就具備產生壓電效應的特性。      科學家研製了兩種涂有氧化鋅的纖維，其中一種上面的氧化鋅晶體"發梳"被涂上了一層薄金，可作為電極，另一種的表面是未經處理的氧化鋅晶體"發梳"。當這兩種纖維相互摩擦時，涂金且較硬的"發梳"使沒有涂金的"發梳"的梳齒彎曲，由於壓電效應，氧化鋅晶體上出現電荷。這兩種纖維末端的電線可以將電流輸送到照明裝置上，從而實現機械能到電能的轉換。   這樣的氧化鋅奈米線可以層疊成奈米帶，並密封在薄膜內，安裝在任何可動物體中，例如，衣服、鞋底、甚至旗幟，只要透過震動、聲波、空氣流動讓氧化鋅奈米層彎曲就能產生電力。研究者目前以布料作為初步載具，稱為能源擷取(energyscavenging)技術，成功的關鍵反而是在如何將奈米層產生的電力擷取出來。 素材之結構   (a) 低倍掃描電子顯微照片顯示兩個互相纏繞的、表明長有氧化鋅奈米線陣列的纖維，其中一個鍍有金。(b) 高倍掃描電子顯微照片顯示兩纖維界面處的奈米線對奈米線結構。(c) 顯示多根纖維組成的纖維奈米發電機的串/並連式連接來提高輸出電壓/電流。(圖片來源：王中林實驗室) 資料來源 http://gate.sinovision.net:82/gate/big5/www.sinovision.net/news.php?act=details&news_id=40006 http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=13&Cat=&Cat1=&id=115903 新產品發展介紹---回收寶特瓶回收再生聚酯纖維   495481427  黃筠 台灣聚酯寶特瓶回收系統概況 聚酯寶特瓶回收製成再生紡織品之優點，包括100%回收再生以及可減少廢棄物之產生。 寶特瓶回收再生之製程，利用寶特瓶回收切碎、紡絲再製成短纖棉供紡紗或直接製成長纖絲，供給織布廠織布，再經剪裁及縫合製成服飾品。 寶特瓶回收再生紡織品製造流程 台灣每年回收約8.2萬噸的寶特瓶(換算成600 CC的礦泉水瓶，約40億支)，其回收及處理程序概述如下： (一)經民眾分類、回收，交由清潔隊或資源回收業者送至「細分類廠」，依材質分類、壓縮成塊。 (二)送往塑膠「再生處理廠」，經解包、洗滌、脫標、篩選、破碎、浮選、脫水、粉碎，產生 PET 碎片；在粉碎過程通常是獨立的一條生產線，不會與其他材質有混料的情形，否則於後端紡絲時，會發生斷絲的狀況。 (三)販售至「加工廠」，進行紡絲及紡織等再生製品的生產。經由「再生處理廠」產生的碎片紡成長絲，可做成衣服、毯子、帽子、鞋材、環保袋、假髮等，亦可製成聚酯棉，經紡紗織布後製成各類成品，另可成為填充棉、不織布之材料；運用碎片製成薄片，亦可製作成包裝盒（蛋盒）、文具夾、拉鍊鋸齒等產品。 台灣聚酯寶特瓶回收再生紡織品標章 聚酯寶特瓶回收再生紡織品符合環保標章，係由行政院環境保護署主導，財團法人環境與發展基金會執行。 目前以「再生聚酯棉」向環境與發展基金會申請環保標章者，有祖揚及崎貿等相關廠商。 慈濟基金會的寶特瓶回收再生紡織品 慈濟環保毛毯的故事 在台灣回收的寶特瓶每年約為82,000公噸，其中慈濟志工就回收了約7,500公噸。 從2006年1月展開將回收寶特瓶變成賑災毛毯的工作。在各個環保回收點，環保志工整理回收的寶特瓶，並將其分色裝袋。 這些寶特瓶送到初級處理廠經過分類、洗滌、去標籤後壓縮成「寶特瓶磚」，這些寶特瓶磚送到再處理廠後，經過人工篩選、粉碎，再清洗、懸浮去污、脫水、細切後，就送往化纖廠開始再生紡織品的流程。 回收的瓶片在化纖廠經過加入色母，經過結晶、乾燥、溶融、過濾後，依照一般的紡絲工程製成聚酯原絲，再經過假撚工程後就成為與一般原生產品無異的加工絲，可以用來織布。這些針織布經過整理、定型及簡單的裁剪、車縫後，就成為毛毯。 世界各國寶特瓶回收再生紡織品發展現況 德國、法國、義大利三個國家回收聚酯寶特瓶最多，加總起來占歐洲總量的六成以上，另愛爾蘭、波蘭和西班牙成長明顯，預計到2010年，歐洲將有100萬噸以上的廢聚酯寶特瓶被回收再生利用。 目前歐洲出口至東南亞國家的聚酯寶特瓶達到13萬噸，且歐洲回收瓶片的下游用途逐步轉向高附加值的領域。 愛爾蘭Wellman International及義大利Montefiber公司為世界最大的塑膠再生公司，每年處理10億個聚酯寶特瓶，台灣富勝紡織公司(Ecomax Textile Co., LTD)將聚酯寶特瓶處理成切片再製成纖維，經紡紗、織布、染整後，製成環保織物，供應英國、日本、美國等各大知名品牌商，備受消費者及環保團體青睞。 日本是塑膠生産第二大國，聚酯寶特瓶的回收已成爲日本的嚴重社會問題。90年代初，日本回收利用聚酯寶特瓶率爲7%，燃燒利用熱能率爲35%。如三菱石油化學株式會社、東麗及帝人熱塑性聚酯寶特瓶製成各種再生製品。 義大利是目前歐洲回收利用聚酯寶特瓶工作做得最好的國家。義大利的聚酯寶特瓶約占城市固體廢棄物的4%，其回收率可達28%。義大利還研製出從城市固體垃圾中分離聚酯寶特瓶的機械裝置，這種回收料加入新料，可保證其具有足夠的力學性能，可生産異型斷面及中空纖維等。 補充影片 影片為宏遠回收聚酯纖維與尼龍聚酯纖維從回收到製作的過程 參考資料來源 中華民國紡織業拓展會- 環保紡織品競爭力市場現況與發展趨勢—寶特瓶回收再生聚酯纖維— 部分圖片引用弘遠興業公司網站圖片-回收聚酯纖     新素材介紹-牛奶纖維 495481415 邱欣亭     紡織業的新寵兒－牛奶纖維     牛奶纖維簡介 牛奶纖維的原料是從液態牛奶製成奶製品後的奶粕中提取的，經過一系列處理後製成牛奶長絲或短纖維。 這種布料質地輕盈、柔軟、滑爽，具有特殊的生物保健功能。它富含保濕 因子，能保養與改進皮膚膚質，是內衣的上佳布料。 1970年代起源於日本，據說當初日本人開始研究牛奶纖維，是為了在醫療上取代藥用紗布，因為牛奶纖維的親膚性佳又具有抑菌效果。 後來由日本 東洋紡績公司最先研製成功，推出一種有別於天然纖維和化學纖維，含有牛奶蛋白之氨基酸分子的新型合成纖維「Chinon」。 Chinon製品具有真絲的外觀和手感，尤以良好的導濕性和速乾性而聞名，織成的織物舒適、輕盈深受消費者青睞。 牛奶纖維屬於一種再生蛋白纖維，是將液態牛奶經過去水、脫脂、加工揉合劑後製成牛奶漿，再利用濕式紡絲流程及高科技技術處理而成。 天然纖維與合成纖維後的第三代纖維，比棉、絲的強力更高，比羊毛防霉、防蛀的性能更好，還有天然抑菌功能。 牛奶中的蛋白質之所以能成為纖維，是根據天然絲質本身所含蛋白質較高的原理，因為這種蛋白質具有製成纖維高聚物的基本條件，因此可以紡成纖維。由於蛋白質具有親膚、保健、吸濕等性能，但是不耐熱、也不易牽伸、強度也偏低等特點，於是在紡絲製程不需高溫處理，也不需甲醛處理，只要選擇適合蛋白質特性的新型獨特紡絲流程，就能紡製出品質優、質量穩定又具環保的牛奶纖維。 牛奶纖維的特性   纖維特色，牛奶蛋白質纖維，它的強度比棉和蠶絲高，接近聚脂纖維，特別是吸濕後仍能保持很高的強度，尤其濕強力比蠶絲的濕強力高得多；且其防黴、防蛀性能也比羊毛好，有天然的抑菌功能。 此外，牛奶中所含的蛋白質與人體皮膚最協調，用牛奶蛋白纖維製成的服裝不僅有牛奶的滑潤，而且輕盈、柔軟、透氣，又具有真絲般的手感。 柔和優雅的光澤，同時具有極好的保溫性、導濕性和速乾性。和蠶絲一樣具有絲嗚感，集美麗、舒適、方便於一體。 純牛奶纖維織物特性:牛奶纖維具有潤肌養膚、親膚保健、抑菌潔膚，是製作內衣的優良材料。成份100%的牛奶纖維，含有18種氨基酸，PH值為6.8左右，呈現微酸性，與人體皮膚一致，因此具有營養肌膚、潤滑肌膚的保健作用。 牛奶纖維與棉纖維混紡保持了棉纖維的吸濕、透氣、保暖等優異特點，提升了產品的品質，可開發內衣、居家服飾、休閒服飾、豪華床上用品等。 牛奶纖維與羊毛混紡保持了羊毛柔軟的手感和保暖性，織成的織物具有輕柔、舒適、自然、保暖的獨特風格，可與羊毛衫媲美，而成本低於羊毛。 牛奶紗線與彈性纖維交織非常適合製作針織運動上衣、韻律健身服和美體內衣，穿著柔軟舒適，輕鬆自如。 牛奶纖維與多種纖維混紡還可以與桑蠶絲、竹纖維、天絲、麻等纖維混紡，製成春、夏季T恤、襯衫、內衣等服飾。春季穿著具有輕盈、柔軟、飄逸、懸垂的風格，夏季穿著具有透氣、導濕、爽身的特性。牛奶纖維不僅具有柔軟、滑爽及特殊的牛奶保濕因子，還含有18種氨基酸，是一種全新的產品，屬於綠色、保健、舒適型的新纖維，而且具有永久抑菌（含有納米級氧化鋅抑菌成份）和抗靜電功能。又可水洗、可機洗、吸濕、快乾、穿著舒適，是一種多功能纖維。目前市面上這種產品並不多見，而且價格也不菲。但隨著人们生活水準的提高，逐漸重視舒適及功能產品，牛奶纖維產品可望成為紡織業的新寵兒。  資料來源: 紡拓會FASHION EXPRESS