青岛大学/曼彻斯特大学AM：废旧衣服在高分子层面的涅槃重生

颗粒在线讯：随着快速时尚行业的发展，人们衣橱里面的衣服更新换代也愈加频繁。当这些服装不再光鲜的时候，它们离开了我们的衣橱，最终会走向哪里呢？显然，我们在享受物美价廉的漂亮衣服的同时，也给我们的地球造就了越来越多的废旧织物。而这些废旧织物在自然界缓慢分解形成的化学微纤维，随着生态系统，逐渐进入了野生动物体内，对地球的生态系统造成了很大的破坏。近几年已经有多篇研究报道，在深海鱼的体内发现了微纤维。我们随意丢弃的衣服，已经变成微纤维，悄悄的通过食物链和水循环，被端上了我们的餐桌，对我们这一代，以及我们的子孙后代，都造成了不可预知的危害。

青岛大学曲丽君课题组和英国曼彻斯特大学刘旭庆课题组联合报道了他们在废旧衣服在分子层面再生的研究成果。首先，他们从纺织结构出发，系统的从多个维度分析了废旧纺织品的再生利用策略，从织物结构，纱线结构到纤维高分子结构，建立了一个系统的废旧服装回收利用的研究体系。他们发现，即使通过捐赠等方法对衣服再生利用，可以一定程度延长服装的使用寿命，但是仍然不可避免最终以废旧纤维的形式被当作垃圾填埋，对环境造成破坏。因此，从材料高分子角度的再生是解决废旧纺织品这一问题的唯一途径。其次，目前的废旧服装高分子层面的再生利用的研究一直受纺织纤维复杂性所局限。这是由于废旧纺织品一般都是由天然纤维，例如棉毛等，和化纤，如涤纶和尼龙等混合而成。微米级的天然纤维和化学合成纤维混在一起，很难用物理方法进行分离，而常规的化学溶解（酸碱溶液等）的方法又会造成环境的二次污染。因此，本文作者利用了绿色化学中的离子液体对织物中的天然纤维溶解的特性，成功对随机的取样的废旧衣服的样品进行处理，分离了天然纤维和合成纤维，并进行纺丝再生，用绿色化学方法实现了纤维涅槃重生。

作者们用绿色溶剂离子液体溶解了混合的棉纤维和毛纤维，并通过湿法纺丝，优化纺丝速度，得到了一种新的混合再生纤维，并且呈现独特的表面形貌（如下图所示）。作者们深入的分析了羊毛角蛋白高分子和纤维素高分子在水中的凝聚成型过程，发现羊毛角蛋白在复合再生纤维表面发生空间构型的折叠，自发形成了纳米结构的微球，从而极大的提高了再生纤维的比表面积。理论上讲，这种特殊形貌的纤维有利于对汗水的吸收，作者们进行了回潮率的测试，结果发现再生纤维的回潮率达到了25%，这个数值超过了已知的所有的纤维的吸湿性能（羊绒纤维有着最高的公定回潮率，17%）。可以预测，通过本方法再生得到的复合纤维将呈现优异的穿着舒适性。另一方面，对离子液体无法溶解的化学纤维进行了再生纺丝， 也进行了再生的利用。在整个分子层面的再生过程中，离子液体可以多次回收利用，极大程度的降低了回收成本，为时尚行业废旧纺织品的回收利用提供了一个行之有效的策略。所回收的纤维在某些方面的性能，超过了原有纤维，实现了废旧纤维材料的涅槃重生。

图 1. 再生聚合物纤维的形态。a-c) 再生纤维素纤维的 SEM 图像。d-f) 在湿纺过程中通过 [MMIM][DMP] 以较低的纺丝速度再生的纤维素/羊毛角蛋白 (w/w=1/1) 复合纤维的 SEM 图像。g-i) 纤维素/羊毛角蛋白（w/w=1/1）复合纤维的 SEM 图像，在湿纺过程中通过 [MMIM][DMP] 在更高的纺丝速度下再生。j) 再生纤维素/羊毛角蛋白复合纤维形态的形成示意图。k) 蒸馏水，和离子液体水溶液的表面张力测量l) 再生纤维素/羊毛角蛋白复合纤维的 SAXS 曲线。m) 再生纤维素/羊毛角蛋白复合纤维的拉曼光谱。n) 自组装模型，包括羊毛角蛋白的链折叠和胶束形成。