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徐晓峰教授、孙正明教授、董相廷教授、洪波教授团队发表4篇“纳米纤维”新成果
2023/12/6 15:57:36 易丝帮

导语

本期内容,易丝帮精选了中国海洋大学徐晓峰教授、东南大学孙正明教授、吉林农业大学洪波教授和长春理工大学董相廷教授团队的4篇研究论文。主要介绍了,纳米纤维在吸湿织物、隔热、伤口敷料、太阳能蒸气发电等方面的最新进展,供大家了解学习。


1、中国海洋大学徐晓峰教授等人Adv. Funct. Mater. (IF 19.0):通过 1D 至 3D 吸湿性全聚合物复合材料,实现高效湿度管理和蒸发冷却


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➣挑战:基于吸附的湿度管理和蒸发冷却代表了具有节能个人热管理(PTM)巨大潜力的新兴技术。然而,结合高效散热和穿着舒适性的高性能耐用吸湿复合材料的设计提出了重大挑战。


➣方法:中国海洋大学徐晓峰教授团队利用气流辅助静电纺丝技术制备了兼具吸湿性、耐用性、延展性、透气性、耐洗性和抗菌性等性能的1D纳米纤维和2D多孔织物,实现了高效的大气水吸附、湿度管理、蒸发冷却和体感温度调节。


➣创新点1:在90%的相对湿度(RH)下,织物的吸湿性与厚度无关,在4 h内的平衡吸水率为1.19 g g−1。通过温和加热,10分钟内可迅速释放出约80%的吸收水。这些高吸湿/解吸率优于大多数复合干燥剂,在真实的天空下,每天可多达五次吸附/解吸循环。


➣创新点2:利用3D打印技术制备了具备多尺度孔隙结构的吸湿3D凝胶,揭示出利用最少量吸湿材料获得高效吸湿性能的方法。

https://doi.org/10.1002/adfm.202310020


2、东南大学孙正明教授团队Adv. Mater.(IF 29.4):坚固且阻燃的 Zylon 气凝胶纤维,用于恶劣环境中的可穿戴隔热和传感


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➣挑战:气凝胶纤维具有轻质、高孔隙率和隔热性能,使其成为隔热材料的理想选择。然而,目前的气凝胶纤维对恶劣环境的抵抗力低且缺乏智能响应面临局限性。


➣方法:东南大学孙正明教授、张培根副教授和中科院纳米所王锦研究员,提出了一种使用交联纳米纤维构建块构建聚合物气凝胶纤维的通用策略。这种方法结合了受控质子吸收胶凝纺丝和热诱导交联过程。


➣创新点1:该研究设计并合成的Zylon气凝胶纤维具有强大的热稳定性(高达650°C),高阻燃性(极限氧指数为54.2%)和极好的耐化学性。这些纤维具有高孔隙率(98.6%)、高断裂强度(8.6 MPa)和低导热系数(0.036 W∙m−1∙K−1)。


➣创新点2:该气凝胶纤维可以打结或编织成纺织品,在恶劣环境(-196 ~ 400°C)中使用,并表现出敏感的自供电传感能力。

https://doi.org/10.1002/adma.202310023


3、吉林农业大学洪波教授等人 Chem. Eng. J.(IF 15.1):多功能金属有机框架纤维支架,用于糖尿病伤口抗菌、抗炎、快速止血


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➣挑战:糖尿病伤口常见过度炎症、细菌感染、持续出血、伤口渗液堆积,阻碍细胞增殖、扰乱组织重塑,导致糖尿病伤口难以愈合。快速止血,减少细菌感染,抑制炎症因子的过度浸润,是糖尿病创面愈合的关键策略。


➣方法:吉林农业大学洪波教授联合吉林农业科技学院丁传波副教授团队合作,将Taxifolin (TAX)负载到环糊精金属有机框架(CD-MOFs)上,然后通过静电纺丝将其负载到聚己内酯(PCL)支架上,构建具有抗菌、抗炎、止血和伤口渗出物吸收性能的多功能电纺丝纤维膜(EFMs)。


➣创新点1:所得的 EFM 具有亲水表面,有利于伤口粘附并增强其止血性能。通过聚集创面渗出液,触发TAX的级联释放,减少创面细菌感染,降低炎症因子的表达。这也促进了胶原沉积、血管再生和肌成纤维细胞的收缩和迁移,促进了伤口组织的重塑和修复。


➣创新点2:研究结果表明,所设计的纤维支架可以有效地加速糖尿病小鼠的修复过程,为糖尿病伤口的治疗提供了一种新的策略。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147262


4、长春理工大学董相廷教授团队 Energy Environ. Mater.( IF 15.0) :两亲性 Janus 纳米纤维气凝胶,实现高效太阳能蒸汽发电


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➣挑战:太阳能蒸汽发电在水净化和海水淡化中具有低成本和环保性,成为一种很有前途的水净化技术。然而,仅靠亲水性或疏水性材料,不足以获得构建具有良好综合性能的高质量太阳能蒸汽发生器所必需的特性。


➣方法:长春理工大学董相廷教授和马千里副教授设计了新型亲水/疏水两亲性Janus纳米纤维气凝胶,并将其用作制备太阳能蒸汽发生器的主体材料。该产品由内部立方气凝胶和外部光热材料层组成。内部气凝胶由静电纺两亲Janus纳米纤维组成。


➣创新点1:由于其独特的组成和结构,所制备的太阳能蒸汽发生器具有蒸发率高(在1kw m−2辐照下蒸发率为2.944 kg m−2 h−1)、自浮、耐盐、翻转后性能恢复快等特点。


➣创新点2:此外,该产品还具有优异的海水淡化和去除有机污染物的性能。与传统的亲水性气凝胶主体材料相比,两亲性Janus纳米纤维气凝胶表现出更高的水分蒸发率和耐盐性。

https://doi.org/10.1002/eem2.12667


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