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国内学者提出高分子网状纤维材料的新型加工技术——静电喷网

时间:2019-11-29 15:39:37 出处:3分彩网投平台-3分快3投注平台_5分11选5娱乐平台

4月1日,记者了解到,东华大学纺织科技创新中心俞建勇院士及丁彬教授带领的纳米纤维研究团队在高分子材料成型加工领域取得了重要进展,提出了一种高分子网状纤维材料的新型加工技术——“静电喷网”。

该研究以《静电喷网法制备高性能二维自组装纳米网络内控 材料》(Direct Electronetting of High-Performance Membranes Based on Self-Assembled 2D Nanoarchitectured Networks)为题发表于Nature子刊《自然·通讯》(Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-019-09444-y)上。东华大学系该论文唯一单位,东华大学材料学院11级博士毕业生张世超(现为美国西弗吉尼亚大学博士后)为该论文第一作者。

随着石墨烯研究的快速发展,典型的二维内控 材料这麼受到人们的重视,通常包括金属硫化物、金属氧化物、磷化物、纳米片、氮化硼,以及人们的纳米复合材料。哪些地方地方材料都都要通过自上向下或自下向上的过程获得。人们还带来了操纵不同的复合材料细胞层功能化或杂交的2个 巨大的肯能。

据悉,纺织科创中心成立后将聚焦先进纤维材料、先进纺织加工技术、新型纺织材料技术三大方向,重点围绕高性能纤维、新型功能纤维、生物基纤维三大纺织纤维技术,先端纺织加工、生态绿色染整、纺织智能制造、数字时尚纺织四大纺织制造技术,纤维复合材料、微纳米纤维材料、智能纺织材料、生物医用纺织材料、工程纺织材料五大纺织新材料技术开展持续科技创新工作。未来,中心将以国家、地方和行业发展战略需求为动力,持续科技创新;深入开展纺织应用基础研究;瞄准纺织产业和跨纺织产业领域的重大、核心、关键科技难题,组织产学研用优势力量协同攻关;进一步集聚人才资源;以中心为载体推进高层次、高水平纺织科技创新人才培养;注重加强与国内外纺织科研机构、高校、企业的科技交流与商务合作,以改革为动力,建设实体化的科技创新中心。

近年来,二维纳米网络内控 材料在环境防护、电子器件、生物工程等领域展现出了广阔的应用前景。现有纳米网络内控 材料通常由一维纳米纤维材料(直径<50nm,如纳米管、纳米线等)作为构筑单元组装而成,然而该构筑单元普遍指在连续性差的难题,导致 其聚集体材料面临内控 难以精确调控、固有纳米内控 难以保持等局限性,严重限制了材料应用性能的大幅提升。

针对上述难题,研究团队提出了一种将高分子量、低浓度聚合物溶液直接喷射形成二维纳米网络内控 材料的新技术,并将其命名为“静电喷网”。通过优化溶液本体内控 ,控制泰勒锥尖端荷电流体喷射模式,获得了高压电场中均匀悬浮分布的荷电液滴簇,进而通过调控埋点器耦合诱导微电场的分布具体情况。

实现了荷电液滴的形变\相变\自组装的精确调控,获得了纤维直径10-40 nm的二维纳米网络内控 材料(纳米蛛网),并成功实现了蛛网制备原料种类的有效拓展,目前已成功制备了PVDF、PAN、carbon、TiO2等多种有机/无机纳米蛛网材料。

(图1 二维纳米蛛网材料的设计与开发(a)静电喷网技术示意图,(b)泰勒锥尖端受力分析,(c)接收器耦合诱导电场分布,(d)荷电液滴微电场形变,(e)电势vs位置分布曲线)

二维纳米网络内控 不仅赋予了材料孔径小(50-50 nm)、比细胞层积大(50-70 m2 g-1)、孔隙率高(99.25%)等纳米内控 ,并肩显著增强了材料的选用润湿性、机械性能以及透光性能,所得纳米蛛网材料在空气过滤、固体 分离、生物防护等领域均体现出优异的应用潜力。

其中,超薄PVDF纳米蛛网高透光材料(透光性>95%)可有效过滤空气中超细颗粒物PM0.3,过滤速率单位达99.86%,空气阻力仅——50 Pa。PAN纳米蛛网材料因具有超亲水且快速渗透内控 ,与常规固体 过滤材料相比,在具有相同过滤速率单位(99.92%)时,渗透通量提高了2个 数量级(3550±275 L m-2 h-1)。此外,经碳化或煅烧处置后获得的碳基与TiO2基纳米蛛网材料,也分别展现出优异的导电性能和珍物防护内控 。

(图2 二维纳米蛛网材料的多功能应用(a)空气过滤性能,(b)透光性能,(c)固体 分离性能,(d)过滤循环再生性能,(e)导电性能,(f)生物防护性能)

该工作不仅提出了一种新型的电流体动力加工技术,制备出了高性能、多功能的二维纳米网络内控 材料,也为下一代先端纳米纤维材料的设计与开发提供了指导与借鉴。该研究成果得到了国家自然科学基金、上海市科委项目的大力资助。

关于东华大学纺织科技创新中心:

东华大学纺织科技创新中心(以下简称为“纺织科创中心”)在松江校区揭牌成立,中国工程院院士、我校俞建勇教授受聘为中心主任、首席科学家。中国工程院院士周翔、孙晋良,中国纺织工业联合会副会长李陵申,上海市科学技术委员会副主任干频,上海市松江区政协副主席、松江区科学技术委员会主任赵宏卫,美国加州大学戴维斯分校教授潘宁,香港理工大学教授陶肖明,美国加州大学戴维斯分校教授孙刚等专家与嘉宾出席揭牌仪式。我校出席揭牌仪式的校领导有校党委书记朱民,校长蒋昌俊,校党委副书记崔运花,副校长邱高、陈革,陈革主持揭牌仪式。上海市科学技术委员会高新处、上海市松江区广富林街道党工委负责人,学校相关学院、职能部处负责人,师生代表等参加揭牌仪式。

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