导语
Janus结构是由两种或两种以上不同物理性质成分构成的特殊结构。这种双面结构,可赋予纳米纤维膜更优异的多功能性。本期精选了丁彬教授、赵远锦教授、魏取福教授、余灯广教授等团队关于“Janus结构纳米纤维材料”的最新论文,供大家了解学习。
1、东华大学丁彬教授团队Small ( IF 15.153 ):Janus 双自强化结构的 Bi2O3/Gd2O3 纳米纤维膜具有出色的 X 射线屏蔽能力
➣挑战:Bi2O3/稀土氧化物双相吸收材料由于具有互补的x射线吸收效应而成为高效x射线屏蔽材料。然而,相间接触不良严重阻碍了其应用。
➣方法:东华大学丁彬教授和斯阳研究员报道了一种新的Janus界面工程策略,用于构建具有微/纳米双自增强相粘附的连续柔性Bi2O3/Gd2O3晶体纳米纤维膜(FJNMs)。
➣创新点1:该策略促进了Bi2O3/Gd2O3纳米纤维之间的在线微联锁和Bi2O3/Gd2O3晶体之间的原位纳米颗粒融合,显著提高了Bi2O3/Gd2O3界面的粘合强度。
➣创新点2:FJNMs具有优异的x射线屏蔽效率(91%-100%),强大的界面附着力(合剪强度>3.8 MPa),突出的柔韧性,轻质和出色的透气性。
https://doi.org/10.1002/smll.202303012
2、江南大学魏取福&吕鹏飞团队Adv. Funct. Mater. ( IF 19.924 ):具有 Janus 润湿性的动态可调亚环境日间辐射冷却超织物
➣挑战:将零能量输入冷却技术整合到个人热管理(PTM)系统中是一种很有前途的解决方案,可以预防与热有关的疾病,同时减少能源消耗。在实现低温冷却性能的同时,开发一种价格低廉、可提供穿戴舒适度的辐射冷却材料仍然是一个挑战。
➣方法:江南大学魏取福&吕鹏飞团队提出了一种具有单向导湿的非织造布超织物,结合了辐射冷却和蒸发散热,以实现高性能的个人热、湿管理。
➣创新点1:这种超织物通过大规模静电纺丝和分层结构设计表现出优异的光谱选择性(太阳光反射率≈92%,大气窗口热发射率≈97%)和 Janus 润湿性,并且还具有优异的弹性,透气/透湿性。
➣创新点2:可实现低于环境温度约6.5 °C的降温性能和快速的吸湿排汗作用(水分蒸发率为 0.31 g h-1,水分传输指数为 1220%)。此外,可以通过施加各种应变(0–100%)来调节超织物的冷却性能。
https://doi.org/10.1002/adfm.202300794
3、东南大学赵远锦教授团队Research ( IF 11.036 ):分层纺丝制备具有各向异性润湿性的 Janus 纺织品,用于伤口愈合
➣挑战:水凝胶因其具有维持湿润创面愈合环境、降低创面表面温度、促进细胞增殖和迁移和渗透等优越特性而备受关注。然而,这些亲水性水凝胶材料在吸收液体后会保持过度湿润,不利于创面渗出液的持续吸收,阻碍了伤口愈合的进程。
➣方法:东南大学赵远锦教授团队提出了一种由分层微流体纺丝制成的新型具有各向异性润湿性的Janus纺织品,用于伤口愈合。将微流控制备的亲水性水凝胶微纤维织成纺织品进行冷冻干燥处理,然后沉积由疏水聚乳酸(PLA)和纳米银粒子组成的静电纺丝纳米纤维。
➣创新点1:由于水凝胶织物表面粗糙,PLA溶液到达表面时蒸发不完全,电纺纳米纤维层与水凝胶超细纤维层可以很好地耦合,生成具有各向异性润湿性的Janus纺织品。
➣创新点2:对于疏水性PLA侧与创面接触的伤口处理,可以根据润湿性差导出的排水力将伤口渗出液从疏水性侧泵送到亲水性侧。在这个过程中,Janus纺织品的疏水一面可以防止多余的液体再次渗入伤口,防止过多的水分,保持伤口的透气性。
➣创新点3:此外,疏水纳米纤维中所含的银纳米粒子使织物具有良好的抗菌效果,进一步提高了伤口愈合效率。
https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0129
4、上海理工大学余灯广教授等人Appl. Catal. B Environ. ( IF 24.319 ):具有Janus异质结构的压电光催化薄膜,实现高效处理污水
➣挑战:在各种水处理技术中,光催化技术是一种廉价且环保的技术,已被广泛用于污水处理,但它仍然存在量子效率低、催化剂设计困难,以及在没有太阳照射的情况下缺乏反应性等问题。
➣方法:上海理工大学材化学院余灯广教授团队与中国科学院上海硅酸盐研究所汪正研究员,采用并行静电纺丝技术制备了具有Janus异质结的压电光催化薄膜。
➣创新点1:采用并行静电纺丝技术制备了具有Janus异质结的压电光催化薄膜。呈现竹节状结构,这可以有效提高纤维膜的比表面积,为压电光催化反应提供更多的位点。
➣创新点2:材料可以吸附水中的镍离子(Ni2+)和铜离子(Cu2+),材料对它们的吸附量分别可以达到462.2和477.4 mg g-1。
➣创新点3:Janus异质结构还可以避免等离子体近场中心对称局域化效应。该研究测试了复杂污染物体系中有机污染物的降解效果,结果表明BTO//ZO JNM对有机污染物的降解效率可达到90%以上。
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122623
5、南京理工大学李健生教授团队Environ. Sci. Technol. ( IF 11.357 ):利用Janus膜层间界面效应,实现膜蒸馏过程中挥发性有机物的截留
➣挑战:膜蒸馏(MD)处理高盐废水因其完全去除非挥发性物质的能力而受到广泛关注。然而,当前MD膜的一个关键限制是由于其大的膜孔而无法拦截挥发性物质。
➣方法:南京理工大学李健生教授团队通过静电纺丝和聚酰胺(PA)层和聚乙烯醇/聚丙烯酸(PP)层的连续界面聚合,制备了一种双层薄膜复合材料(TFC) Janus膜。
➣创新点1:TMC和MPD在Janus纤维膜上发生聚合以及PVA和PAA在TFC(PA)表面发生交联。通过水和油在膜表面的润湿过程证实了超亲水界面的构筑是保证TMC和MPD在疏水纤维膜上成功合成的关键。
➣创新点2:此外,Janus基膜上TFC异质层的构筑也显著提高了蒸馏膜的液体渗透压。TFC异质膜的构筑大大降低了膜的透气性,值得关注的是,膜通量并无明显下降,这是由于温差驱动的膜蒸馏分离与压力驱动的膜分离传质机理不同所致。
https://doi.org/10.1021/acs.est.3c00093
6、北京化工大学潘凯教授团队 J. Mater. Chem. C ( IF 8.067 ):具有白光发射的柔性 Janus 结构多孔荧光纳米纤维
➣挑战:白光材料在平板显示器、发光二极管、照明等领域得到了广泛的应用和研究。特别是柔性WLE材料已经引起了学术界和工业界的广泛关注。然而,主要由无机荧光粉制备的传统WLE材料柔韧性差,限制了其在柔性光电器件中的应用。
➣方法:北京化工大学潘凯教授团队采用并排静电纺丝技术制备了具有白光发射特性的柔性多孔双面结构荧光纳米纤维。
➣创新点1:将多孔结构和Janus结构结合在一根纳米纤维上有利于控制其荧光特性,从而实现白光发射。多孔结构可以有效增加荧光分子的荧光面积,减弱聚合物载体的阻断作用,从而提高纳米纤维内部荧光分子的利用效率。
➣创新点2:Janus结构有效地实现了供体和受体的空间隔离,抑制了供体和受体之间的能量传递。制备的多孔Janus纳米纤维具有良好的疏水性、强柔韧性和可设计的形状等特点。
https://doi.org/10.1039/D3TC01358H