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5篇《Nature Communications》!“纳米纤维”最新研究成果
2025/3/12 15:23:01 admin

导语

本期内容,易丝帮精选了南京大学朱嘉教授、北京邮电大学毕科教授、新加坡国立大学翟玮教授、安徽农业大学叶冬冬教授和内布拉斯加大学医学中心谢敬伟教授团队在《Nature Communications》发表的5篇“纳米纤维”最新研究成果。主要介绍纳米纤维在辐射冷却纺织品、储能材料、高机械性能材料和止血材料等方面的研究进展,供大家了解参考。


1、南京大学朱斌教授、朱嘉教授等人:一种基于尼龙 6 纳米纤维的红外透明纺织品


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➣挑战:红外(IR)透明辐射冷却纺织品在实现个人热舒适和降低能源消耗方面显示出巨大的前景。然而,除了少数合成纤维材料被提出作为红外透明纺织品外,传统的纺织材料尚未实现红外透明,阻碍了大规模的实际应用。


➣方法:南京大学朱斌教授、朱嘉教授联合武汉纺织大学张骞教授,采用无针大规模静电纺丝技术,基于高拉伸和快速溶剂蒸发工艺,开发了一种红外透明的 PA6 纺织品。


➣创新点1:通过改变PA6的链构象和晶体结构,可以明显减弱PA6在红外区的分子振动(红外吸收)。同时,该工艺还将纤维定制为纳米级,并最大限度地减少红外反射。


➣创新点2:该纺织品覆盖的人体可以比棉花保持 2.1 ℃ 的低温,相当于在室内制冷方面节省 ~20% 的能源。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-57366-9


2、北京邮电大学毕科教授&清华大学党智敏教授:通过抑制铁电相聚集增强纳米亚微米结构介电薄膜的储能性能


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➣挑战:聚合物电介质材料因其质轻、易加工、高击穿强度以及可自修复等优势,广泛应用于电容器中。在提高放电能量密度的同时保持高充放电效率,对于应用于静电电容器的储能介电薄膜仍然是一个挑战。


➣方法:北京邮电大学毕科教授&清华大学党智敏教授,通过同轴静电纺丝工艺设计了包括铁电材料P(VDF-HFP)和线性介电材料PMMA的纳米-亚微米结构薄膜。


➣创新点1:纳米-亚微米结构使得薄膜能够最大化铁电材料成分并获得改善的介电性能,而不牺牲击穿强度和充电/放电效率。


➣创新点2:40%-420 nm PMMA-P(VDF-HFP) @PMMA样品在740 kV/mm的电场下实现了13.72 J/cm的放电能量密度,具有80%的充电/放电效率。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-57249-z


3、新加坡国立大学翟玮教授:受竹子启发的超强纳米纤维增强复合水凝胶

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➣挑战:生物材料,如竹子,是自然优化的复合材料,具有卓越的机械性能。受这种天然复合材料的启发,传统方法涉及从天然来源中提取纳米纤维并将其应用于复合材料中,然而,这往往导致不太理想的机械性能。


➣方法:新加坡国立大学翟玮教授团队,开发了一种自下而上的纳米纤维组装策略,以制备受竹子层次组装启发的强纤维增强复合水凝胶。


➣创新点1:所得的复合水凝胶具有良好的机械性能,包括高达 60.2 MPa 的高拉伸强度和 48.0 MPa 的高强度和 470% 的极限应变。


➣创新点2:这种方法展示了一种分层的自下而上的策略,通过有效利用基本的分子相互作用来构建强韧复合水凝胶。通过模仿竹子高度集成的结构成分,为创造具有优异机械性能的先进仿生材料提供一种有前景的解决方案。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56340-9


4、安徽农业大学叶冬冬教授等人:梯度全纳米结构气凝胶纤维,用于增强隔热和机械性能


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➣挑战:轻质、纳米多孔气凝胶纤维是至关重要的个人热管理材料。然而,以芳纶气凝胶为例的湿纺方法不可避免地形成致密的外层,大大降低了有效热障纳米空隙的体积分数,限制了纤维中最终热阻的提升。


➣方法:安徽农业大学叶冬冬教授、西安交通大学宋建伟和浙江大学朱书泽教授团队采用微流控纺丝制备了梯度全纳米结构芳纶气凝胶纤维。


➣创新点1:梯度纳米结构在传热界面产生了较高的界面热阻,导致径向导热系数低至0.0228 W m-1 K-1,远低于空气和湿纺气凝胶纤维。


➣创新点2:GAF独特的纳米互连网络有效地消除了应力,实现了极高的抗拉强度(29.5 MPa)和断裂应变(39.2%)。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-57646-4


5、内布拉斯加大学医学中心谢敬伟教授:双组分纳米和微纤维气凝胶对结膜出血的有效治疗

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➣挑战:由于现有技术的有限性,处理结膜出血具有挑战性,特别是涉及股动脉/静脉或交汇区(例如腹股沟和腋窝)的深伤口造成的严重出血。


➣方法:内布拉斯加大学医学中心谢敬伟教授等人采用静电纺丝、湿纺丝、冷冻铸造和交联制备了一种双组分纳米和微纤维气凝胶(NMA),用于注射到深、窄的结缔组织伤口,有效地止血。


➣创新点1:优化后的气凝胶具有更好的回弹性、韧性和弹性,能够在血液接触时快速再膨胀。与商业产品相比,它们具有优越的血液吸收和凝血功效。


➣创新点2:在致死性猪关节伤口模型中,气凝胶治疗后立即止血,存活率100%,无再出血,血流动力学稳定,凝血、血液学和动脉血气检测稳定。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-57836-0


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