导语
本期内容,易丝帮精选了江南大学刘天西教授、天津科技大学司传领教授、青岛大学吴广磊教授、上海大学马红娟研究员等人,近期发表于《Advanced Functional Materials》的4篇顶刊文章。主要介绍了纳米纤维在多功能Janus织物、大气集水、电磁波吸收、吸附剂等方面的研究进展,供大家了解。
1、江南大学刘天西教授团队:基于液态金属集成Janus织物,实现辐射-蒸发协同制冷与高保真汗液传感


➣挑战:被动辐射制冷(PRC)织物为人体热调节提供了一种可持续途径,但其性能在高湿度或大量出汗时往往会大打折扣。
➣方法:江南大学刘天西教授、黄云鹏副教授,提出一种辐射-蒸发协同制冷与汗液传感织物(RECS 织物),该织物将高效热调节与高保真汗液监测功能融为一体,可实现人体温湿度协同调控。
➣创新点1:该织物由两层不对称功能化的双层结构组成,即经SiO₂与K₂Ti₆O₁₃改性的双面非织造布,布面印刷有柔性液态金属电极,共同构成具备不对称孔隙率与润湿性的双面结构。
➣创新点2:这种设计可实现汗液沿织物厚度方向单向传输,在持续维持蒸发制冷的同时,通过米氏散射协同作用、太阳光反射与中红外辐射提升辐射光谱选择性,并能将汗液持续输送至传感电极,避免积聚或稀释。
➣创新点3:该辐射-蒸发协同机制在湿热环境下实现19.9℃的制冷效果(其中蒸发制冷贡献 12.0℃);同时可实时监测汗液量,检测范围为 20–120μL,灵敏度达- 14.6 Ω・μL⁻¹,在长时间出汗状态下仍保持稳定性能。
https://doi.org/10.1002/adfm.75085
2、天津科技大学司传领教授&徐婷教授:具有高效运输通道的仿生中空纤维,用于宽湿度大气水收集


➣挑战:为解决全球淡水短缺问题,大气集水(AWH)通过从空气中提取水分提供了一种可持续的解决方案。然而,现有的AWH材料很难在大湿度范围内结合高吸水性和便携性。
➣方法:天津科技大学司传领教授、徐婷教授团队采用同轴湿法纺丝制备具有低透湿阻力和快速吸附动力学的类棉中空纤维。
➣创新点1:该混合纤维采用磺化纤维素纳米纤维(s-CNF)和海藻酸钠(SA)作为亲水性网络提供有效的保湿功能,并采用碳纳米管(CNT)进行光热蒸发。该混合纤维采用磺化纤维素纳米纤维(s-CNF)和海藻酸钠(SA)作为亲水性网络提供有效的保湿功能,并采用碳纳米管(CNT)进行光热蒸发。
➣创新点2:中空的结构为LiCl负载和有效的水蒸气输送途径提供了额外的场所。组装的s-CNF/CNT/SA-LiCl纤维在很宽的湿度范围内表现出出色的吸水性能。此外,中空结构显著提高了解吸效率,解吸速率为5.88 kg/(kg·h),约为实心纤维的2倍。
https://doi.org/10.1002/adfm.74928
3、青岛大学吴广磊教授、贾梓睿副教授等人:多孔碳纳米纤维为骨架,构建NiS₂/CdS P-N 异质结电磁波吸收材料


➣背景:构建非均质结构来精确调节材料的界面特性和损耗机制是提高性能的关键。
➣方法:青岛大学吴广磊教授、贾梓睿副教授等人以多孔碳纳米纤维(PCNFs)为支撑骨架,构建NiS₂-CdS P-N 异质结的策略,并深入探究 P-N 异质结的界面调控机制对吸波性能的影响。
➣创新点1:通过X 射线衍射(XRD),研究明确了 P-N 异质结内建电场(BIEF)引发的键参数畸变、原子占位偏移与晶格无序等结构重构信息。借助密度泛函理论(DFT)计算,从原子/电子尺度揭示了异质结的性能调控机制,构建了 NiS₂与 CdS 之间的载流子迁移模型并分析吸波机理。
➣创新点2:利用 NiS₂与 CdS 形成的内建电场及空间电荷区实现等效阻抗调控,最终达成材料阻抗匹配与能量耗散的协同优化,为高性能电磁波(EMW)吸收材料的发展提供新思路。该研究为后续吸波材料从经验合成向精准设计转变提供了理论支撑。
https://doi.org/10.1002/adfm.74648
4、上海大学马红娟研究员等人:双功能聚吡咯接枝偕胺肟基纳米纤维吸附剂,集成太阳能-水-铀-食物连接系统


➣背景:海洋资源综合利用对可持续的水、能源和粮食供应至关重要。
➣方法:上海大学马红娟研究员等人开发了一种集双功能纤维垫(Ppy-PAO NFs)和球形蒸发冷凝灌溉装置(SECID)为一体的太阳能系统,用于同时提取铀(U)、淡水生产和作物灌溉。
➣创新点1:通过气相接枝聚合(VGP)法制备的Ppy-PAO NFs 纳米纤维具有增强的U亲和性和光热性能,在模拟海水中的吸附容量分别为15.13 mg/g(暗)和16.37 mg/g(光),与原始AO纳米纤维相比分别提高了11.41%和20.54%,纯水蒸发速率为1.74 kg/(m2·h)。
➣创新点2:在综合平台内,淡水产量达到3.85 kg/(m2·d),凝结水中Na、Mg、Ca和U的浓度下降了3-4个数量级,达到WHO饮用水标准。收集的淡水被自动供应到一个种植单元,支持各种作物的生长,并实现海洋水-铀-食品一体化生产。
https://doi.org/10.1002/adfm.75051