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盘点:《Chemical Engineering Journal》期刊2020年8-12月关于“静电纺丝”重要研究进展
2021/1/26 10:14:52 易丝帮

1.江苏大学伍建春&杨建红:无粘结剂硫化钴@碳纳米纤维复合薄膜的制备及其在可充电铝离子电池中的应用

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➣可充电铝离子电池(AIB)具有能量密度高、成本低等优点,被认为是满足未来大规模储能需求的下一代电池系统。对于长寿命AIBs的开发,最迫切的挑战是寻求合适的正极,并理解确切的Al充/放电机理。

➣研究者通过静电纺丝和退火工艺合成了一种新型无粘结剂正极材料,即CoS2@碳纳米纤维。

➣在200 mA g-1的电流密度下经过500次循环后,比容量保持约为80 mAh g-1,这比使用带有粘合剂的普通CoS2正极的AIBs更高。

➣即使在500 mA g-1的高电流密度下,电池在1200次循环后仍可保持74 mAh g-1的比容量。此外,结合异位XRD、XPS和第一性原理研究了其工作机理,揭示了CoS2/AlCo2S4的可逆转化反应。

➣新型无粘结剂CoS2@碳纳米纤维正极对于进一步设计低成本、长循环寿命的无粘结剂AIBs具有重要意义。

DOI: 10.1016/j.cej.2020.128235


2. 南京工业大学孙世鹏:一种以电纺不溶性聚酰亚胺纳米纤维为基底的溶剂耐久性薄膜分子筛膜

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➣首次提出了一种采用静电纺丝聚酰胺酸和热亚胺化相结合的方法来制备不溶性聚酰亚胺纳米纤维基底的策略。

➣与常规的相转化工艺相比,无水静电纺丝工艺可使基材的机械强度提高1倍,耐溶剂性也有所提高。

➣与最新型膜相比,所制备的薄膜纳米纤维复合膜(TFNC)在水和极性非质子溶剂(如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃)中具有较高的渗透性、截留性和稳定性,显示出独特的纳滤潜力。

➣使用电纺不溶性聚酰亚胺作为基底的策略为设计出高性能的TFNC膜创建了一种可扩展的方法,其适用于多种极具挑战性的分子筛应用。

DOI: 10.1016/j.cej.2020.128206


3. 用于先进快速充电锂离子电池的纳米二氧化硅/聚丙烯腈/聚酰亚胺复合隔膜

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➣采用高效、经济的静电纺丝技术以及热压成型技术以聚丙烯腈和聚酰亚胺为基体制备了二氧化硅颗粒复合隔膜。

➣该静电纺丝复合隔膜具有较高的热稳定性和抗拉强度,可有效提高电池的安全性。

➣与市售的Celgard隔膜相比,复合隔膜具有更好的对液体电解质的亲和力,更高的孔隙率和更低的电极间离子迁移内阻,从而实现了稳定的循环性和出色的倍率容量。

➣在1C的电流速率下可获得147 mAh.g-1的最高放电容量,在200次充电和放电循环之后,容量保持率为93%。

DOI: 10.1016/j.cej.2020.128075


4.暨南大学屠美:促血管生成肽纳米纤维水凝胶/3D打印支架的制备及其真皮再生应用

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➣合成了促血管生成的自组装肽纳米纤维水凝胶(SLg),并与UV固化明胶(GelMA)结合以制备一系列三维(3D)打印支架。

➣在3D打印过程中构建了由明胶和肽交织而成的互穿聚合物网络(IPNs),从而提高了吸收性和弹性。

➣3D打印的GelMA/SLg支架显示出可控的孔隙率、孔径和连通孔特性。这些特性为细胞迁移、增殖提供了适宜的微环境,有利于早期血管生成的血管生长。

➣含有20%肽水凝胶的3D打印GelMA/SLg支架具有最佳的胶原纤维结构,血管重建和皮肤再生的修复周期最快。

➣促血管生成支架可促进早期快速血管形成和组织愈合,是高质量皮肤损伤再生修复的一种很有前途的治疗策略。

DOI:10.1016/j.cej.2020.128146


5.含有羟基肉桂酸衍生物的电纺PVP基纤维水凝胶的制备及其在伤口敷料中的应用

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➣本研究证明了含有两种羟基肉桂酸衍生物,即对香豆酸和阿魏酸的PVP乙醇溶液可以电纺成功能性水凝胶纤维垫。

➣静电纺丝后,首先在130℃下对所形成的复合材料垫进行20小时的热处理,然后将其浸入水介质中,从而转变为水凝胶。热退火不会降解羟基肉桂酸衍生物,且可保留其功能。

➣作者建议将这些水凝胶纤维垫用作潜在的伤口敷料,为此,体外测试显示长达8天的抗氧化剂释放,从而保护A549上皮细胞免受氧化应激。使用人红细胞以及A549和HaCaT细胞系进行的生物相容性试验显示无不良影响。

➣UV-B辐射所致小鼠皮肤烧伤模型研究表明,水凝胶纤维敷料可显著降低基质金属肽酶(MMP-9)和谷胱甘肽过氧化物酶1(GPX-1)的水平,这些水平通常由烧伤皮肤上的活性氧化物质上调。

DOI:10.1016/j.cej.2020.128144


6. 基于Co3O4锚定多孔碳纳米纤维纱线的全固态超级电容器

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➣开发一种高效且具有高储能和承重能力的全固态结构超级电容器,以减轻重量/重量限制应用中的重量/体积仍然是一项挑战。仅仅依靠双电层的单一机理以及承重和储能要求之间的现有标准限制了碳基结构电极的整体性能。

➣研究者开发了一种超细Co3O4锚定高度多孔、中空N掺杂碳纳米纤维纱线(Co-NCFY)作为高性能多功能结构电极,其具有优异的机械和电化学性能。

➣Co-NCFY具有良好的电化学性能(在1 mV s-1下的电化学容量为713 F g-1,经8000次循环后在20 A g-1下具有高于92%的优异循环稳定性,在209 W kg-1的功率密度下其能量密度为45.4 Wh kg-1)和承重能力(强度和杨氏模量分别为87.4MPa和26.4GPa)。

➣Co-NCFY的电化学和机械性能均优于最近报道的结构电极材料。这些吸引人的特性使Co-NCFY有望成为高效结构储能设备的独特结构电极材料。

DOI:10.1016/j.cej.2020.128124


7. 山西科技大学葛万银:柔性、可拉伸且透明的SrAl2O4:Eu2+@TPU紫外线防伪膜

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➣通过静电纺丝法成功地制备了SrAl2O4:Eu2+@TPU(聚氨酯)紫外线防伪膜。随后,对膜的形态、结构、透光率和力学性能进行了系统的表征。

➣将传统的SrAl2O4:Eu2+荧光粉与热塑性材料TPU集成在一起获得的防伪膜具有可拉伸性、柔性和透明性。它不仅不能被肉眼发现,而且不影响膜的透明性。

➣它还具有独特的一维纳米结构。作为一种新型防伪材料,该膜在环境条件下可提供一线和二线防伪功能以及出色的防伪强度。

➣本研究为制备多功能、高机械强度的防伪膜提供了一条低成本的有效途径,从而创造突出的市场潜力以及显著的经济和社会价值。

DOI:10.1016/j.cej.2020.126949


8. 中南大学胡久刚:双重缺陷可促进分层氧化钒纤维的锌离子存储

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➣通过静电纺丝法简便制备了具有物理和化学缺陷的氧化钒纳米纤维,以用于AZIBs。在锌离子的嵌入/提取过程中,这种分层结构显示出较好的结构稳定性,并且提取的锌离子很容易被限制在多孔纤维的空穴中以缩短扩散路径。

➣通过使用原位拉曼光谱、异位X射线光电子能谱和高分辨透射电镜验证了其电化学反应机理,证明了锌离子和H+的共嵌入机理。

➣阴极显示出快速的活化过程,在1 A g-1下具有256 mAh g-1的高容量,在5 A g-1下经过1000次循环后,观察到的容量衰减仅为17%。

➣其出色的电化学性能和高效的Zn2+传输归因于物理和化学缺陷的协同作用。这种双重缺陷策略为AZIBs性能的提高提供了新的见解。

DOI:10.1016/j.cej.2020.126536


9. 天津工业大学康卫民&程博闻:兼具硬度和韧性的芯鞘结构纳米纤维隔膜用于锂金属电池

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➣研究者展示了一种可持续的策略,通过同轴静电纺丝技术创建兼具硬度和韧性的核-壳结构聚酰亚胺@氟化聚间苯二甲酰间苯二胺(PI@F-PMIA)纳米纤维隔膜。

➣具有良好耐热性和断裂韧性的PI芯层可作为稳定且有力的骨架支撑,当电池处于潮湿的工作环境中,也可确保PI@F-PMIA隔膜的结构稳定性。凝胶F-PMIA壳层可以使PI@F-PMIA膜与电解质有更紧密的接触,进一步增强电解质的亲和力,从而提高离子传输能力。

➣通过使用功能化的PI@F-PMIA隔膜,可以获得良好的离子电导率和界面相容性,并且在2.0 mA·cm-2下的350小时内,相关的锂对称电池的电压产生了相对较小的变化。

➣组装好锂金属电池具有出色的循环稳定性,在0.5C的速率下经过200次循环后,容量保持率为83.1%,库仑效率为99.7%。

DOI:10.1016/j.cej.2020.126542


10. 用于矿井人身防护的静电纺纳米纤维

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➣煤矿中的灰尘对矿工的健康构成巨大的威胁。本文通过对不同类型煤尘的研究进行综述,总结了喷雾降尘、化学抑尘、煤层注水、除尘器除尘、个体防护等高效除尘方法。

➣讨论了上述方法所面临的挑战,强调个人防护策略可以有效预防呼吸性粉尘,从而降低尘肺发病的概率。

➣通过对目前各种个人防护材料的研究,作者认为纳米材料,特别是静电纺纳米纤维,具有工艺简单、效率高、电阻低、结构可控、可重复使用、寿命长等优点,是煤矿人身防护的潜在候选材料。

DOI: 10.1016/j.cej.2020.126558


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