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4篇《Advanced Materials》!“高性能微/纳米纤维”最新研究成果
2025/10/11 15:22:07 admin

导语

本期内容,易丝帮精选了东华大学丁彬教授、北京化工大学杨丹教授、天津大学封伟教授和上海理工大学余灯广教授等团队,发表于顶级期刊《Advanced Materials》的4篇前沿研究。内容聚焦高性能微/纳米纤维的多维应用,涵盖防护面料、智能执行器、光热织物等创新方向,为相关领域的研究提供重要参考。


1、东华大学丁彬教授&王先锋研究员:同轴静电纺丝构建核壳微/纳米纤维,实现协同持续冷却与自适应湿度调控


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➣挑战:人体纺织微气候的热和湿度平衡对人体舒适、健康管理和长时间的可穿戴性至关重要。然而,设计一种能够同时实现持续冷却和动态湿度调节的纺织系统仍然是一个未解决的重大挑战。


➣方法:东华大学丁彬教授&王先锋研究员采用同轴静电纺丝技术研制了一种热湿调节织物(TMRT),该织物具有核-壳微纳米纤维结构,具有可调节水分的聚合物壳和热响应的聚合物芯。


➣创新点1:所得到的TMRT具有优异的中红外(MIR)发射率(99.82%)和低太阳反射率(7.71%),出色的接触冷却系数(0.43 W cm−2)和超低热阻(0.08 m2 K W−1),使皮肤温度在40℃下降低≈6.6℃。


➣创新点2:TMRT具有较低的耐湿性(2.49 m2 K W−1)和较高的水分蒸发速率(0.59 g h−1)。此外,它具有良好的湿度调节性能和快速的湿度响应,可实现0.5%相对湿度(RH)的湿度传感分辨率。基于 TMRT 的防护服为人体提供了舒适的微环境。

https://doi.org/10.1002/adma.202511542


2、北京化工大学杨丹教授:基于纤维素纳米纤维复合材料的柔性智能执行器,具有优异导热性和电磁干扰屏蔽


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➣挑战:响应性可控的软执行器在人机界面和智能机器人中有着广阔的应用前景。然而,电子元器件的集成化和多功能性的提高不可避免地会在元器件中积累热量并辐射电磁波,不利于器件的使用寿命和人体健康。


➣方法:北京化工大学杨丹教授将聚酰胺环氧氯丙烷修饰的石墨烯纳米片(pGNPs)通过真空过滤静电自组装,在纳米银沉积的纳米纤维素中分层分散,制备了具有优异导热性(TC)和优异电磁干扰屏蔽效率(EMI SE)的纤维素纳米纤维(CNFs)基复合材料。


➣创新点1:随后的热压在CNFs基复合材料中形成密集互连的pGNPs,具有“含水草”状的有序层状结构,显示出150.6 W/(m K)的TC和75 dB的EMI SE。通过将具有优异焦耳加热性能的CNFs基复合材料集成到液晶弹性体中,可以在3 V电压下生产出弯曲角度为82°的智能窗帘和智能抓取器


➣创新点2:此外,具有优异导电性(9.8 × 103 S m−1)的CNFs基复合材料被用作构建摩擦纳米发电机的电极,用于通过摩尔斯电码传输信息。

https://doi.org/10.1002/adma.202513893


3、天津大学封伟教授:新型分子太阳能热织物,兼具力学-光热性能


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➣挑战:分子太阳能热(MOST)织物通过其控制太阳能储存和释放的能力,代表了一种革命性的个人热管理(PTM)方法。然而,大多数分子和织物之间的界面不相容的关键挑战仍然存在,导致机械性能受损和能量转换效率不理想。


➣方法:天津大学封伟教授团队受中亚滨藜的盐吸收-分泌机制的启发,开发了一种为中空气凝胶纤维(HAFs)量身定制的创新膨胀-溶胀策略,创造了一种协同促进的MOST -织物系统(SPMFS),同时增强了机械坚固性和光热性能。


➣创新点1:同轴湿法纺丝制备的热塑性聚氨酯(TPU)中空气凝胶纤维(HAFs),开发仿生溶胀-去溶胀策略,实现偶氮苯(Azo-C6)的高效吸收及析出,在纤维表面构建了3-5 μm 厚的均匀Azo-C6单晶层。


➣创新点2:由此产生的SPMFS表现出显著的力学性能改善,断裂应变提高48%,拉伸强度提高129%。实现了增强的光充电和光放电(>94%的光转换)以及均匀分布的7.5 kJ m−2的高能量密度。


➣创新点3:此外,SPMFS可实现可编程的快速热管理,在长期洗涤、循环拉伸和摩擦下表现出优异的耐用性,并实现可控光热物理治疗。

https://doi.org/10.1002/adma.202514043


4、上海理工大学余灯广教授、李贵生教授&东华大学廖耀祖教授等人:多孔有机聚合物多功能复合纤维材料的研究进展与展望


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➣挑战:多孔有机聚合物(POPs)具有卓越的表面积、可调节的孔径和多种化学功能,因此在一系列先进应用中具有吸引力。然而,它们传统的粉末形式限制了可加工性、结构集成和实际部署。通过静电纺丝将持久性有机污染物整合到纤维基质中,有助于克服这些限制,创造新的材料结构。


➣主要内容:上海理工大学余灯广教授、李贵生教授与东华大学廖耀祖教授、韩国科学技术院Il-Doo Kim教授合作,系统回顾了利用电纺丝技术制备多孔有机聚合物复合纤维材料(POP-FMs)的最新进展与前景。


➣要点1:综述了静电纺丝兼容POPs的设计和合成的最新进展,制备POP - FM复合材料的策略,以及控制其性能的结构-性能关系。


➣要点2:探讨了关键挑战和未来发展方向,强调了POP - FMs作为下一代功能材料的潜力。

https://doi.org/10.1002/adma.202513138


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