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盘点:《Chemical Engineering Journal》期刊2021年4-6月关于“静电纺丝”重要研究进展
2021/8/16 10:01:40 易丝帮

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1.东华大学张世超&丁彬:乳液静电纺丝制备环保型水性PU纳米纤维膜及其在防水透气纺织品中的应用

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➣研究者报告了一种简便且有效的策略,即使用水基乳液静电纺丝技术结合加热处理来制备具有高防水性和透气性的环保型水性聚氨酯纳米纤维膜。

➣采用乳液静电纺丝技术,通过原位掺杂水性含氟聚合物和氮丙啶交联剂并结合热处理,构建了具有小孔径和高孔隙率的水性聚氨酯纳米纤维膜疏水通道。

➣所制备的环保型纳米纤维膜具有74.3kPa的良好静水压、9.3 mm s-1的较高透气性、12.8 kg m-2 d-1的出色水蒸气透过率和67.4%的高弹性。

➣该纳米纤维膜的成功构建为各种应用中其他纤维材料的绿色合成提供了灵感来源。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.130925


2. 东华大学黄满红:新型铁基金属有机骨架(MOF)改性碳纳米纤维作为四环素检测的高选择性和灵敏电化学传感器

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➣为了提高对抗生素检测的灵敏度,NH2-MIL-101(Fe)/CNF@AuNPs 通过水热、静电纺丝、热解和电沉积方法的组合合成。

➣抗生素和适体相互作用产生的电信号被 NH2-MIL-101(Fe)/CNF@AuNPs 适体传感器放大,导致显着的电流/阻抗响应。从而成功地实现了信号的产生和放大。

➣在优化条件下,传感器检测到的四环素浓度与阻抗在 0.1-105 nM TC 范围内呈线性关系。最低检测限为 0.01 nM。

➣NH2-MIL-101(Fe)/CNF 静电纺丝适体传感器表现出良好的选择性和稳定性。此外,在实际水样中实现了四环素的定量检测。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.130913


3. 梯度纤维气凝胶与趋化因子肽结合,可调节细胞分化并促进骨软骨再生

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➣本文基于电纺聚(L-丙交酯)/明胶复合纤维的三层设计了具有组成和机械梯度的新型3D纤维气凝胶(梯度气凝胶,AG)和受控的生物矿化技术。

➣AG气凝胶在其顶层包含糖胺聚糖,在其中/底层包含磷灰石。体外结果表明,这种分层的气凝胶可以诱导骨髓间充质基质细胞(BMSCs)表现出区域特异性形态,并双向分化为成软骨或成骨表型。

➣将结合了E7的梯度气凝胶(A-E7G)植入兔子膝关节中产生的骨软骨缺损中,持续12周,A-E7G气凝胶以增强的模式更有效地重建了具有成熟层次结构和清晰潮汐标记的骨软骨界面组织。

➣E7肽修饰的梯度气凝胶可以不添加生长因子的方式在骨软骨组织工程中成为有希望的候选者。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.130428


4. Seeram Ramakrishna&覃小红:通过碳涂层压电纳米粒子增强PVDF纳米纤维的压电和摩擦电效应

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➣通过简单地添加碳包覆氧化锌 (ZnO@C) 纳米粒子作为添加剂,在电纺聚偏二氟乙烯 (PVDF) 纳米纤维中实现了这两种效果的增强。

➣发现 ZnO@C 不仅可以增加 PVDF 中的 β 相,从而提高压电系数。它还使 PVDF 的表面电位负向偏移至 -740mV 的高值,从而改变了摩擦起电效应。

➣所制造的 ZnO@C/PVDF 纳米发电机在电压输出方面表现出 4 倍的增强,从而在用作可穿戴传感器时具有 0.98VkPa-1 的高灵敏度。

➣由于纳米纤维良好的机械性能,还展示了 ZnO@C/PVDF 纳米发电机作为具有优异变形稳定性的身体运动传感器的应用。

➣因此,添加碳包覆的压电纳米粒子提供了一种有效的方法,可以同时增强铁电聚合物对高灵敏度可穿戴传感器的压电和摩擦电效应。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.130345


5. 东北大学柳静献:基于PZT/PVDF电纺丝纳米纤维复合膜的自支撑智能空气过滤器

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➣研究者通过将VOC响应型PZT/PVDF电纺膜夹在两个金属网电极中间,制成了一种自支撑智能空气过滤器(SSSAF)。

➣除了对亚微米颗粒的高过滤效率外,该SSSAF通过PZT/PVDF膜的电活性对0至500Pa范围内的压降表现出良好的响应。此外,PZT/PVDF膜在有机蒸汽中的溶胀特性赋予了SSSAF对VOC的传感功能,其对50-200ppm乙醇蒸汽产生的信号证实了这一点。

➣当采用SSSAF收集风能时,其可进一步抑制细菌生长,无需额外的电力输入。

➣本研究所制备的SSSAF旨在利用过滤气流携带的能量,这在任何过滤系统中都是必不可少的,从而带来稳定的天然能源。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.130247


6. 北京化工大学齐胜利:原位构建PI/SiO2复合隔膜用作锂离子电池隔膜

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➣本文报道了一种新型高性能核/壳结构PI/SiO2无机-有机复合隔膜。该聚合物隔膜具有良好的阻燃性、较强的力学性能、较好的热稳定性和较高的离子传输效率。

➣与传统的陶瓷改性隔膜不同,这种杂化隔膜是通过原位纳米封装水解制备而成的。选择原硅酸四丁酯(TBOS)作为SiO2的前驱体涂覆在PI纳米纤维表面上,这使得水解二氧化硅具有较高的保留率,形成了致密/均匀的涂层。

➣由于形成了二氧化硅纳米壳,PI/SiO2纳米纤维隔膜的拉伸强度高达73.69Mpa,接触角仅为6.8°,在378℃下具有良好的热稳定性。

➣配备复合隔膜的NCM811半电池在5C时显示出146mAh·g-1的巨大容量,配备PI/SiO2隔膜的电池在100次循环期间具有优异的循环稳定性,几乎没有能量衰减。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.129992


7. 安徽大学郑方才&中国科学技术大学陈乾旺:V3S4@CNF柔性膜的构建及其在钠离子电池中的应用

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➣研究者通过一种简便且可扩展的工业化静电纺丝方法以及随后的热硫化法,制备了嵌入层状V3S4的碳纳米纤维(V3S4@CNF)柔性膜。

➣将其作为SIBs负极进行了评估,V3S4@CNF具有出色的钠存储性能(0.1A/g下为400mAh/g;10A/g下为185mAh/g;3500次循环后容量保持率为98%)。

➣组装的全电池在0.1A/g时具有265mAh/g的优异容量和400Wh/kg的出色能量密度。

➣碳纳米纤维薄膜支撑了结构的完整性,构建了交联导电骨架以促进电子转移和反应动力学,并且碳纳米纤维中的层状V3S4可提供较大的容量,从而实现了出色的钠存储性能。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.130229


8. 哈尔滨工业大学于杰:柔性电纺丝碳纳米纤维/硅树脂复合膜的研制及其电磁干扰屏蔽、电热和光热特性

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➣通过涂覆具有交替多层结构(AMS)的大面积电纺丝碳纳米纤维膜(CNFFs)和硅树脂,制备了一种用于EMI屏蔽的柔性多重响应性复合膜。

➣最佳的AMS膜具有出色的EMI屏蔽性能(EMI屏蔽效果可以达到约100dB,且厚度仅为0.6mm)。此外,还实现了超快的电热响应和良好的光热性能,可以保证AMS膜在寒冷条件下的正常运行。

➣即使经过1000次连续弯曲循环,仍可以保持出色的柔性,且不会降低EMI屏蔽、电热和光热性能。这种优异的性能归因于碳纳米纤维(CNFs)的高电导率、大比表面积、强界面结合强度以及交替多层结构。

➣AMS薄膜具有优异的性能和简便的制备方法,作为一种先进的电磁干扰防护材料,在大规模应用中显示出巨大的潜力。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.129826


9. 福建师范大学曾令兴&钱庆荣:V3Se4/NPCNFs的制备及其在钠/钾离子电池中的应用

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➣本研究在生物藻类(小球藻)的辅助下,合成了包埋V3Se4纳米颗粒的氮/磷共掺杂碳纳米纤维(V3Se4/NPCNFs),并将其首次用作SIBs和PIBs负极。

➣实验结果和DFT计算结果表明,杂原子N/P共掺杂可以通过优化电子密度分布和增强离子反应动力学来增加吡啶N的含量以及更多的开放边缘位点,并且提高了Na+/K+的存储性能。

➣当用于SIBs时,V3Se4/NPCNFs电极具有极好的容量(527mAh/g,0.1A/g,60次循环)和超长循环性能(340mAh/g,5A/g,8000次循环;240mAh/g,10A/g,13000次循环)。

➣当用于PIBs时,其仍然显示出优异的电化学性能(在50mA/g下循环100次的容量为450mAh/g,在2A/g下循环800次的容量为207mAh/g)。

DOI: 10.1016/j.cej.2021.129607


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