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5篇《Advanced Materials》!“静电纺丝、纳米纤维”最新成果
2025/5/7 16:07:42 admin

导语

本期内容,易丝帮精选了东华大学闫建华教授、北京化工大学卢云峰教授、韩国科学技术研究院Il-Doo Kim教授、西安建筑科技大学周军教授和南开大学黄毅教授团队在《Advanced Materials》发表的5篇顶刊论文。主要介绍纳米纤维在介电、脊髓修复、锌离子电池材料、电磁波屏蔽材料等方面的研究进展,供大家了解参考。


1、东华大学闫建华教授:低介电和高导热声子晶体纳米纤维超材料薄膜

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➣挑战:3D 异构集成技术的快速发展对低介电材料的热导率提出了严格的要求。然而,常见的低介电材料通常具有低导热性,这阻碍了在集成系统中同时优化信号传输和散热的能力。


➣方法:东华大学闫建华教授通过对合成参数的精确控制,成功制备了一种由氮化硼纳米片(BNNS)和聚酰亚胺晶体(PI)桥组成的声子晶体纳米纤维(NF)超材料薄膜。


➣创新点1:晶体PI桥接结构和BNNS在纤维内部协同形成声子晶体样超材料,增强晶格振动并促进传热。同时,纤维周围的PI保持了一个长距离的无序结构,阻碍了偶极子的排列。


➣创新点2:这种协同效应使得声子晶体NF膜具有高达6.51 W/(m·k)的高导热系数和相对较低的介电常数2.63,从而提高了三维集成系统的能量效率。

https://doi.org/10.1002/adma.202502146


2、北京化工大学卢云峰教授&薛佳佳教授等人:具有多梯度线索的纳米纤维引导导管,用于脊髓修复

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➣挑战:脊髓损伤(SCI)是一种使人衰弱的疾病,会导致严重的残疾,并造成重大的经济和社会负担。目前的治疗策略主要集中在症状管理上,在促进神经系统完全恢复方面收效甚微。


➣方法:北京化工大学卢云峰教授、薛佳佳教授与北京协和医院翟吉良团队合作,采用静电纺丝结合同轴静电喷雾技术,开发了一种纳米纤维引导导管,可将拓扑、触觉和趋化线索集成到单个支架中。


➣创新点1:该设计协同促进了细胞迁移、神经干细胞向神经元分化和轴突延伸,从而显著改善了大鼠脊髓再生和功能恢复。


➣创新点2:单核RNA测序进一步证明,引导管抑制成纤维细胞增殖,保持小胶质细胞稳态,恢复细胞比例,促进神经元轴突、树突和突触的再生。

https://doi.org/10.1002/adma.202503892


3、韩国科学技术研究院Il-Doo Kim教授:静电纺丝和纳米纤维技术:基础、创新和应用

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➣背景:静电纺丝已成为制造纳米纤维 (NF) 的变革性技术,可精确控制其形态、成分和功能。这种多功能工艺有助于生产具有定制特性的纳米级到微米级纤维,为高级研究和工业应用集成各种材料和结构。


➣方法:韩国科学技术研究院Il-Doo Kim教授本综述介绍了静电纺丝的最新进展,探讨了其基本原理、纳米材料的合成方法以及在众多领域的应用实例。


➣主要内容1:重点阐述了在制备具有多孔、核壳、中空和取向等多种结构的聚合物、金属氧化物、碳及复合纳米纤维方面取得的重大进展。包括同轴静电纺丝、取向静电纺丝、纱线静电纺丝和卷对卷工艺在内的先进静电纺丝技术,展示了静电纺丝在开发下一代纳米材料方面的可扩展性和适应性。


➣主要内容2:强调了将人工智能驱动的优化技术与可持续材料设计(如使用环保的 “绿色” 溶剂)相结合所具有的开创性潜力。最后指出,利用基于机器人的静电纺丝技术和人工智能增强的方法,对于实现研究和工业领域稳定的可扩展性、优化性能以及可持续性至关重要。

https://doi.org/10.1002/adma.202500162


4、西安建筑科技大学周军教授:通过界面调节实现无粘结剂和高面容量锌金属阳极的靶向锌生长

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➣挑战:由于氧化还原电位低、性质丰富和广泛的可用性,水性锌离子电池 (AZIB)引起了广泛的研究。然而,电池的商业化受到负副反应、灾难性的枝晶生长和 Zn2+ 扩散不均匀的严重阻碍。


➣方法:西安建筑科技大学周军教授通过静电纺丝技术开发 3D 自组装项链状纳米纤维,其中 SiO2@SiO2/C 纳米球在互连的氮/碳网络(SSA/NCF)上依次排列,以实现 APL 的无粘合剂、高性能和无树突生长。


➣创新点1:SSA/NCF 纸的保护层对 Zn2+ 表现出高亲和力,从而降低 Zn2+ 的成核势垒以及确保更均匀的 Zn 沉积。


➣创新点2:这种多功能界面层诱导优先晶(101)取向电镀生长并促进取向致密 Zn 沉积。因此,SSA/NCF 纸层赋予电池卓越的循环稳定性,在5 mA cm-2/1.25 mAh cm-2 下实现了 3000 小时的长循环寿命。

https://doi.org/10.1002/adma.202503516


5、南开大学黄毅教授等人:可穿戴多功能核壳纳米纤维纺织品,实现超宽带电磁干扰屏蔽和红外隐身


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➣背景:随着无线通信和红外探测技术的快速发展,对大尺寸高性能可穿戴电磁干扰屏蔽和红外隐身纺织品的需求日益增长。


➣方法:南开大学黄毅教授、王扬以 MG 为导电复合芯,MC 为有机骨架壳,首次使用多级低温干燥辅助同轴湿纺组装策略制造了米级 MXene/氧化石墨烯 (MG)@龟背竹纳米纤维素(MC)核壳纳米纤维纺织品。


➣创新点1:这些纺织品在千兆赫兹和太赫兹频段具有前所未有的超宽带 EMI 屏蔽性能,在 8.2–26.5 GHz 和 0.3–1.5 THz 频段内具有高达 84 dB 和 85 dB 的最佳屏蔽效果,厚度仅为 185 μm。


➣创新点2:得益于其良好的耐热性和低红外发射率,在近红外和中红外范围内也实现了卓越的红外隐身性能。此外,纺织品还表现出优异的可染性,阻燃性,焦耳加热和应力传感性能。

 https://doi.org/10.1002/adma.202501485


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