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朱美芳院士、王中林院士、陈忠伟院士等人发表4篇“静电纺丝”顶刊文章!
2025/4/23 16:45:22 admin

导语


本期内容,易丝帮精选了东华大学朱美芳院士团队、北京纳米能源与系统研究所王中林院士、大连化物所陈忠伟院士和上海理工大学余灯广教授团队发表的4篇“纳米纤维”顶刊论文。主要介绍静纳米纤维在摩擦传感器、人工血管、固态钠电池、锂金属电池等方面的研究进展,供大家了解参考。


1、东华大学朱美芳院士团队Nano Energy ( IF 16.8 ) :透气、抗菌、高灵敏度的摩擦传感器

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➣挑战:体育活动对身体健康和精神健康至关重要,而不适当的运动可能导致严重伤害。


➣方法:东华大学朱美芳院士团队相恒学副教授、曹冉研究员等人开发了一种防汗、透气、抗菌的摩擦传感器(BATS),用于即时监测身体运动,降低受伤风险。


➣创新点1:BATS是用氢键有机框架(HOF-101-F)嵌入聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维中制成的。由此产生的BATS系统,当与逻辑电路相结合时,将对不适当的动作或手势发出立即警告,有助于预防伤害。


➣创新点2:BATS还具有优异的抗菌性能。具有光活性的HOF-101-F产生单线态氧(1O2),对大肠杆菌的抗菌效果超过90% %,并能抑制身体活动时出汗条件下的微生物生长。


➣创新点3:此外,与纯 PVDF 相比,HOF-101-F 的加入将 BATS 的电力输出提高了 250%。BATS 完全基于纤维且透气,可以集成到运动服中。

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110936


2、北京纳米能源所王中林院士、李琳琳等人Nat. Commun. ( IF 14.7 ) :一根自监测、会发电的人工电子血管

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➣挑战:冠状动脉疾病或外周动脉疾病可进行搭桥手术和动脉血管移植,但存在许多移植后的挑战,特别是内皮化延迟、内膜增生、血栓形成和再狭窄的高风险,以及这些细微的病理变化难以及时发现。


➣方法:北京纳米能源所李琳琳研究员、王中林院士和上海交大第九人民医院邹多宏主任医师,通过静电纺丝制备仿生双层人工血管,将柔性电子设备集成到仿生血管移植物中,用于原位、实时和长期监测血细胞狭窄和血栓形成以及术后血管修复。


➣创新点1:在搭桥手术后,基于摩擦电效应的集成生物电子传感器可以监测血管移植物中的血流并实时识别病变,时间长达三个月。


➣创新点2:在雄性非人灵长类食食猴中,电子血管导管集成了无线信号传输模块,可以无线实时监测血流动力学,及时识别血栓。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58056-2


3、大连化物所陈忠伟院士Angew ( IF 16.1 ):用于安全固态钠电池的可扩展和超薄双网络聚合物电解质

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➣挑战:具有高离子电导率和低界面电阻的超薄柔性固态电解质对于固态钠(Na)金属电池(SSMB)的规模化生产至关重要。然而,加工可扩展性差、内在机械强度不足和离子传输能力有限的挑战仍然没有得到解决。


➣方法:大连化物所陈忠伟院士等人通过阵列多喷嘴静电纺丝结合溶胀热压工艺,成功开发了厚度仅9.7 μm的双网络聚合物电解质(PAPE SSEs),表现出优异的耐电压性、增强的拉伸强度和卓越的热稳定性。


➣创新点1:双网络设计融合PAN的刚性骨架与Pebax的柔性链段,醚氧基团(C-O-C)与氰基(C≡N)协同构建快速离子通道,室温离子电导率达7.9×10-4S·cm-1,较纯PAN提升3.4倍,活化能低至0.105 eV,支持电池在-30~65°C宽温域稳定运行。


➣创新点2:PAPE SSEs拉伸强度达12.4 MPa,杨氏模量41.9 MPa,可有效抑制钠枝晶生长,对称电池在3.2 mA cm⁻²临界电流密度下稳定循环超500小时。此外,其在300°C高温下无收缩,热分解起始温度达297.5°C,远超商用隔膜,大幅提升电池安全性。


➣创新点3:匹配高载量正极(14.2 mg cm⁻²)时,电池面积容量达1.7 mAh cm⁻²,100次循环容量保持率91.1%。组装的软包电池能量密度达181.1 Wh kg⁻¹,且通过针刺、弯折、明火测试,展现卓越安全性。

https://doi.org/10.1002/anie.202505938


4、清华大学王海辉教授等人Nat. Commun. ( IF 14.7 ) :各向异性聚合物电解质以实现电化学-机械稳定界面的锂金属电池

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➣挑战:开发多功能固态聚合物电解质是实现可靠锂金属电池的合理方法,但由于锂离子动力学缓慢和机械强度不足导致锂沉积不均匀,因此仍然具有挑战性。


➣方法:清华大学王海辉教授、张政和华南理工大学王素清研究员,通过将聚合物主体与由Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12颗粒改性的高度取向的聚丙烯腈纳米纤维相结合,实现了开发各向异性固态聚合物电解质的理念。


➣创新点1:Li | |LiFePO4电池能够稳定运行超过1000个循环,在170 mA g-1的电流密度下实现91%的持久容量保持率。


➣创新点2:将数值建模和密度泛函理论DFT计算相结合,以阐明所设计的固态聚合物电解质与Li负极之间的多物理场相互作用。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58056-2




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