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共轭静电纺丝技术开发多功能复合纤维膜的最新进展
2021/10/8 16:52:35 易丝帮

导语:

共轭静电纺丝是将两种纺丝溶液同时进行静电纺丝,具有取向排列的纳米纤维沉积在收集器上以形成二维或三维结构的复合纤维膜。性质不同的聚合物结合至同一复合膜中,可赋予纤维膜不同的功能。

本文梳理近期共轭静电纺丝技术的最新研究进展,供大家了解学习。


1.青岛大学闫旭/王晓雄ACS Appl. Mater. Interfaces:共轭电纺一步制备包芯 Cu/P(VDF-TrFE) 纳米纤维纱

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➣青岛大学闫旭/王晓雄以P(VDF-TrFE)为压电材料,铜丝为内电极层,采用一步共轭静电纺丝工艺制备了一种基于包芯铜/P(VDF-TrFE)纳米纤维纺丝的压电传感织物。

➣经连续运转60 min或洗涤后,Cu/P(VDF-TrFE)织物表现出良好的柔韧性、透气性、机械稳定性和传感性能。

➣4 cm × 4 cm的织物在15 N的压力下可产生38 nA的电流和2.7 V的电压。

➣将织物固定在衣服上,就可以通过收集其产生的电流来监测人体运动,并将信号无线传输到智能手机上。因此,这项研究可能为设计用于人体运动监测的智能纺织品提供一种简单而有前景的方法。

DOI: 10.1021/acsami.1c10366


2. 长春理工大学董相廷Ceram. Int.:g-C3N4纳米片修饰碳基 Janus纳米纤维异质结构光催化剂的构建、结构和光催化性能

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➣在本研究中,通过合理的结构设计,构建了一种具有特殊结构和功能的g-C3N4纳米片修饰碳基[TiO2/C]//[Bi2WO6/C] Janus纳米纤维异质结构光催化剂(表示为TB-JgHP)。

➣采用共轭静电纺丝制备一侧响应紫外光另一侧捕获可见光的柔性碳基[TiO2/C]//[Bi2WO6/C] Janus纳米纤维,然后利用尿素气化的气固反应在Janus纳米纤维表面原位均匀生长g-C3N4纳米片。

➣优化的TB-JgHP在模拟日光照射100分钟下表现出显著的析氢效率(17.48mmol h-1 g-1)和亚甲基蓝降解率(99.2%),证实了其具有突出的双功能特性。

➣异质结构间梯度带结构的形成更有利于光生电子-空穴对的多步分离和更有效地吸收光。此外,柔性自支撑碳基光催化剂不仅具有出色的电子传输性能,而且易于从溶液中分离,具有优异的可回收稳定性。

DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.07.045


3. 东华大学莫秀梅/吴晶磊Adv. Health. Mater.:共轭静电纺三维明胶纳米纤维海绵用于快速止血

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➣东华大学莫秀梅课题组报道了一种通过简单的共轭静电纺丝技术制备超轻三维纳米纤维海绵的方法。

➣所制备的明胶海绵具有蓬松纳米纤维结构,这种独特的结构使海绵具备低密度、高表面积、大孔径、可压缩性和超强的液体吸收能力的特性。

➣该明胶纳米纤维海绵具有良好的细胞相容性、高细胞通透性和低溶血率。大鼠皮下植入实验显示,明胶纳米纤维海绵具有良好的生物相容性和生物降解性。

➣在兔耳动脉损伤模型和肝脏损伤模型的体内研究表明,明胶纳米纤维海绵在最短的时间内形成稳定的血凝块,失血量最少。

DOI: 10.1002/adhm.202100918


4. 西安工程大学樊威教授Adv. Fiber Mater.:一种可穿戴式能量收集新型核-壳结构压电纱线

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➣该研究工作将共轭静电纺丝与二维编织技术相结合,提出一种制备核-壳结构压电纱线的方法,为舒适柔性可穿戴压电设备的研究提供了指导。

➣压电纱线为三层结构:芯层为导电尼龙丝(作为内电极)、中间层为PVDF纳米纤维膜、最外层为二维编织导电尼龙丝(作为外电极)。

➣压电纱线的长度和压电层的厚度都会影响输出电性能,当纱线长度为10cm、细度为600μm时输出电压取得最大值120mV。

➣压电纱线的耐水洗、耐摩擦性能优异(50000次耐磨实验),在4Hz频率下进行3200次疲劳实验后,压电纱线仍能够保持稳定的输出信号。

DOI: 10.1007/s42765-021-00081-z


5. 北京化工大学潘凯/张树教授Chem. Res. Chinese Universities:共轭电纺开发结合聚丙烯腈(PAN)纳米纤维和聚丙烯(PP)中空超细纤维的分层结构纱线

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➣北京化工大学潘凯研究员与张树教授合作以PP中空纤维模仿北极熊毛、以PAN纳米纤维模仿鹅绒,通过改良的共轭静电纺丝技术设计制备了结合两种动物毛发结构优势的PAN@PP仿生纱线。

➣纳米纤维和中空超细纤维构成了稳定的多孔结构,其孔隙率约为62%,具有出色的隔热能力(皮肤表面与织物表面温度差为4.9 ℃)以及良好的机械性能。

➣另外,由于细直径纳米纤维的引入,化学纤维的水传递能力(水分在10 s内得以传递)得到了改善,为制备热舒适性织物提供了可选方案。

DOI: 10.1007/s40242-021-1112-8


6. 天津工业大学吴利伟Mater. Des.:柔性聚集诱导发光纤维的制备及其在防伪和有害气体检测智能纺织品中的应用

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➣本研究报道了一种可连续大规模生产的柔性聚集诱导发光(AIEgen)纤维。将通过共轭静电纺丝制备的荧光纳米纤维包裹在柔性芯纤维表面上,形成了皮芯AIEgen纤维。

➣对静电纺丝参数,包括纺丝浓度、牵引速率、纺丝速率和四苯乙烯(TPE)浓度进行了设计和优化。优化的柔性AIEgen纤维既保留了芯纤维的优良力学性能,又具有包裹型荧光纳米纤维的荧光性能。

➣所制备的AIEgen纤维在拉伸、弯曲、洗涤和摩擦后仍显示出良好的荧光特性和优异的耐久性。

➣本研究所制备的柔性AIEgen纤维可以大规模连续制备,在服装展示、防伪、信息传输和有害气体检测方面具有良好的有效性,在可穿戴智能纺织品中显示出巨大的潜力。

DOI: 10.1016/j.matdes.2021.109761


7. 南京邮电大学黄维院士Chinese J. Polym. Sci.:电纺共轭聚合物杂化微米纤维发光调制与导电性研究

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➣南京邮电大学黄维院士团队利用超分子方法,选择π-堆积导电聚合物聚(9-乙烯基咔唑) (PVK)作为基体材料,然后将发光π-共轭聚合物聚(9-羟基-9′-(4-辛氧基)苯基)芴(PPFOH)掺杂到PVK中,采用静电纺丝技术制备了多彩发光聚合物纤维(PPFOH/PVK)。

➣借电纺工艺技术调控纤维内能量转移过程,使复合纤维的发光颜色实现从蓝光、绿光到黄光的精准调控。

➣结合PVK基质本征的导电特性,复合纤维可用于多彩有机发光二极管的高效制备,有效论证了超分子方法可实现对共轭聚合物发光性质的有效调控,并从侧面论证了分子链间的强聚集行为可诱导聚芴绿光带的产生。

DOI: 10.1007/s10118-021-2542-y 


8. 中原工学院何建新J. Colloid Interface Sci.:氧化石墨-银纳米复合材料嵌入纳米纤维包芯纱用于抗菌纺织品

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➣使用静电纺丝技术制备了载有高效抗菌剂的纳米纤维纱线。引入聚乙烯亚胺(PEI)作为增溶剂,对功能化氧化石墨烯(GO)进行功能化以形成GO-PEI复合材料。

➣采用一种简便的微波加热法合成了GO-PEI和银纳米粒子(AgNPs)。使用多针共轭静电纺丝设备将纳米纤维与GO-PEI-Ag复合材料混合,以形成纳米纤维包芯纱。

➣抗菌剂牢牢地固定在纤维上,以防轻易去除。观察到均匀取向的纱线结构和内部形态,并对织物的抗菌性能进行了测试。

➣该织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均超过99.99%。洗涤十次后,抗菌率保持在99.99%以上。

DOI:10.1016/j.jcis.2020.09.092


9. 长春理工大学董相廷J. Alloy. Compd.:柔性自支撑双功能碳基Janus纳米纤维异质结光催化剂用于有机污染物的析氢和降解

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➣采用共轭静电纺丝结合后续煅烧工艺,设计并制备了一种新型的[TiO2/C]/[Bi2WO6/C]碳基Janus纳米纤维异质结光催化剂(简称JNHP)。

➣在可见光和模拟太阳光照射下,JNHP的产氢率分别高达11.58和16.32 mmol h-1g-1,在制氢过程中无需添加贵金属作助催化剂,MB的光降解率分别为93.3%(160 min)和97.9%(140 min)。

➣JNHP光催化性能的提高主要是由于TiO2和Bi2WO6之间独特的异质结与一维导电碳纳米纤维(CNFs)的协同作用。此外,具有一维柔性自支撑结构的JNHP可以很容易地从溶液中分离出来,并且具有良好的可回收稳定性。

DOI:10.1016/j.jallcom.2020.154673


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