丁彬教授

东华大学教授、博士生导师

研究方向：

长期从事功能微纳米纤维纺织材料研究，在微纳米纤维材料成型理论、结构设计及技术应用方面取得了一系列进展。

研究成果：

取得的学术成果包括主编1部中文书籍《静电纺丝与纳米纤维》，1部中文专著书籍《功能静电纺纤维材料》，2部英文书籍《Electrospun Nanofibers for Energy and Environmental Applications》、《Electrospinning: Nanofabrication and Applications》，14部合著的英文书籍（美国纽约的Nova和英国剑桥的Woodhead科技出版社）、388篇已出版的英文学术论文、14篇已出版的中文学术论文，总计被引用19274次，其中他引16400次，H指数为79，ESI高被引论文17篇；获授权国内发明专利130项，转化21项。主持国家科技支撑计划项目课题、自然科学基金（优青、面上、联合基金、青基）、上海市科委基础重点项目、德国博世、联合利华公司等项目31项。获得“纺织学术大奖”、上海市科技进步一等奖、中国纺织工业联合会科技进步一等奖、国家自科基金委杰青、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、国家“万人计划”科技创新领军人才、美国纤维学会杰出成就奖等奖励及荣誉称号40余项。

1、Nano Lett.：分层设计的纺织品中Janus润湿性和热传导的集成用于全天个人辐射冷却

个人冷却纺织品是应对严重的热相关公共健康威胁和提高工业工人生产率的一种有前途途径。当前的冷却策略主要集中在被动的白天辐射上，缺乏对利用协同辐射、传导和蒸发散热的全天冷却方法的研究。

基于此，东华大学丁彬教授，俞建勇教授，王先锋研究员报道了通过可扩展的静电纺丝方法，然后进行单面亲水等离子体处理，制备了具有Janus润湿性和热传导性的分级聚氨酯/氮化硅纤维膜（PU/Si₃N₄-FM）。PU/Si₃N₄-FM辐射冷却纺织品集导热畅通、定向输水和蒸发性能于一体。与传统的棉衣皮肤模拟器相比，PU/Si₃N₄-FM覆盖的皮肤模拟器在阳光直射下的温度下降了21.9 °C，夜间的温度下降了2.8 °C。PU/Si₃N₄-FM覆盖的皮肤模拟器降温所需的最低出汗量为0.5 mL h⁻¹，远低于典型活动者的出汗率。

2、Nano Letters：可重复使用保暖的具有刚柔耦合结构的超轻、超弹性、可洗涤纳米纤维海绵

东华大学丁彬教授，张世超研究员通过冷冻干燥技术，成功制备出一种超轻、超弹性和可清洗的MNFSs，并作为可重复使用的保暖材料。通过牢固的键合结构将刚性聚酯微纤维与柔性聚丙烯腈纳米纤维桥接，同时通过原位掺杂含氟聚合物对微/纳米纤维进行改性，构建了一种新颖的仿生刚柔耦合结构。

MNFS在90%以上的大变形下表现出高弹性，耐低温超弹性可达196 ℃，在1000次循环后剩余应变为5.7%的情况下表现出优异的耐压缩疲劳性，以及独特的耐洗涤超弹性。同时，刚性微纤维导致的高孔隙率和小孔结构赋予了MNFS在超轻性能(7.5 mg cm^-3)下的有效保暖性(28.51 mW m^-1 k^-1)。此外，即使在经受10次循环洗涤处理后，MNFS也显示出显著的两亲性和防污性能以及长期耐久性。

3、Nano Letters：有效降低低频噪声的阻燃分层结构弹性陶瓷纳米纤维气凝胶

纤维吸声材料因其使用方便、吸声频带宽、效果快等优点，成为目前降低车辆交通噪声最常用的材料。基于此，东华大学丁彬教授、斯阳和印霞老师团队通过静电纺丝技术和冷冻成型技术相结合，设计出了一种轻质、耐火、有弹性的分层结构陶瓷纳米纤维气凝胶。由于其分层结构，SBAs表现出优异的低频吸声性能(NRC值为0.59)，其密度仅为商用无机纤维产品的三分之一。

此外，SBA 表现出优异的阻燃性，暴露于高温时不会产生火焰。重要的是，基于陶瓷纳米纤维的 SBA 可以被压缩并快速恢复到原来的高度而不会开裂，这与传统的脆性陶瓷气凝胶形成鲜明对比。此外，制造过程的简单性能够大规模地制备各种形状的 SBA。这种分层结构的陶瓷气凝胶的成功设计可能为制造可在恶劣环境中使用的高效吸声材料提供新的见解。

4、Adv. Mater.：制备用于可见光驱动的光催化CO₂还原为CH₄的柔性介孔黑色Nb₂O₅纳米纤维薄膜

同时实现高选择性和高转换效率是可见光驱动的光催化CO₂还原（CO₂RR）为CH₄面临的巨大挑战。近日，东华大学闫建华教授，丁彬教授报道了一种制备柔性介孔黑色Nb₂O₅纳米纤维催化剂的简便方法和一种新的室温缺陷控制策略，该催化剂具有丰富的氧空位和不饱和Nb双位点，可有效用于光催化CO₂RR合成CH₄。在不使用牺牲剂和光敏剂的情况下，纳米纤维催化剂在可见光下对合成CH₄具有64.8%的选择性，析出速率高达19.5 μmol g^-1 h^-1。此外，柔性催化膜还可以直接用于器件，显示出极具吸引力和广泛的商业应用前景。

5、Angew：具有仿生密闭保护结构、超稳定、自愈合的纤维膜用于制造可呼吸电子皮肤

纤维膜是制备高灵敏透气电子皮肤的理想材料。然而，开发具有高稳定性的内在自修复纤维膜仍然是一个挑战。鉴于此，东华大学丁彬研究员、李召岭研究员等人报道了一种新型的界面保护策略，首次开发了具有仿生约束结构的本征型自愈合纤维膜，并通过界面氢键将其组装成全纤维结构的电子皮肤。由于系统中引入了热致变色微胶囊，所得到的纤维膜显示出热致变色功能。此外，值得一提的是，在没有外部粘合剂的情况下，可以进一步调整纤维膜的表面化学结构，通过利用在不同功能层之间的界面处形成的氢键来组装电子皮肤传感器。因此，研究所提出的新型电子皮肤制备策略是仿生电子皮肤发展的一个里程碑，将为仿生、先进柔性电子皮肤的研究提供新的方向。

6、ACS Nano：稳定在非晶态TiO₂纳米纤维上的Ga单原子用于高效选择性电催化氮还原

在常温下实现电催化氮还原（NRR）合成氨（NH3）已成为化学领域最有前途的技术之一。然而，由于缺乏高活性、高选择性的电催化剂，其氨产率和法拉第效率（FE）都很低。近日，东华大学丁彬教授，刘一涛研究员提出了一种有效的策略，通过过渡金属和p-嵌段金属的组合来解决NRR的活性和选择性问题。本研究合成了莲藕状的α-TiO₂纳米纤维，由于其比表面积大，易于电解质渗透，并且在整个块体中含有丰富的VO，因此可以作为一种高活性的基体。此外，p-嵌段金属Ga以SA的形式沉积在该基质上，由于抑制了HER副反应，N₂能够选择性地吸附在催化剂表面。在0.1 V的极低势垒下，催化剂用于NRR，具有显著提高的NH₃产率（24.47 μg h⁻¹ mg⁻¹）和FE（48.64%）同时获得了高的产率。

7、 ACS Nano：具有纳米纤维-颗粒二元协同结构的全陶瓷弹性气凝胶绝热性能研究

高性能绝热陶瓷材料具有坚固的机械性能、耐高温性能和优良的保温性能，是极端条件下热管理系统的理想材料。东华大学丁彬教授和斯阳研究员设计并制作了片状多孔结构和叶状纤维-颗粒二元网络的陶瓷纳米纤维-颗粒复合气凝胶。所制备的复合气凝胶具有超轻质量、超弹性、可恢复压缩应变高达80%、机械强度大等特点。

此外，该复合材料在1000次循环压缩后具有良好的抗疲劳性能，塑性变形为1.2%，在−100 ~ 500℃范围内具有不随温度变化的动态力学稳定性，在−196 ~ 1100℃范围内具有良好的工作温度。纳米二氧化硅颗粒气凝胶组装成叶状并包裹在纤维细胞壁上，具有低导热性（0.024 W m^-1 K^-1）以及良好的高温超隔热性能。受益于良好的相容性，目前纳米纤维-颗粒复合陶瓷气凝胶的策略为生产用于恶劣环境的隔热和机械坚固的复合多孔材料提供了新方法。

参考文献

1、Dongyang Miao, et al, Integration of Janus Wettability and Heat Conduction in Hierarchically Designed Textiles for All-Day Personal Radiative Cooling, Nano Lett., 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03801

2、Hongyan Wu, et al, Ultralight, Superelastic, and Washable Nanofibrous Sponges with Rigid-Flexible Coupling Architecture Enable Reusable Warmth Retention, Nano Lett., 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04571

3、Leitao Cao, et al, Fire-Resistant and Hierarchically Structured Elastic Ceramic Nanofibrous Aerogels for Efficient Low-Frequency Noise Reduction, Nano Lett., 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04532

4、Xi Lin, et al, Fabrication of Flexible Mesoporous Black Nb2O5 Nanofiber Films for Visible-Light-Driven Photocatalytic CO2 Reduction into CH4, Adv. Mater. 2022, DOI: 10.1002/adma.202200756

5、Miaomiao Zhu, et al, Superstable and Intrinsically Self-healing Fibrous Membrane with Bionic Confined Protective Structure for Breathable Electronic Skin, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, DOI: 10.1002/anie.202200226

6、Meng Zhang, et al, Highly Active and Selective Electroreduction of N2 by the Catalysis of Ga Single Atoms Stabilized on Amorphous TiO2 Nanofibers, ACS Nano, 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10059

7、Xinxin Zhang, et al,   All-Ceramic and Elastic Aerogels with Nanofibrous-Granular Binary Synergistic Structure for Thermal Superinsulation, ACS Nano, 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c09668