智能纤维开发的三条路径

当前,在基础研究领域,中国的智能纤维研究与世界水平并行,因此智能纤维是中国纤维产业实现"从大到强"的一个良好契机,是破除国外对中国先进纤维垄断的一个强有力手段。了解以储能纤维、光热转换纤维和变色纤维为代表的结构功能一体化智能纤维的结构设计与服役机制.有助于实现对材料结构、多元材料复合、材料界面的优化.实现高效率的能量转换,以获得性能优异的智能纤维与织物。

Ca-Alginate/MXene纤维状柔性电极材料的制备及其电化学性能研究

纤维状电极材料是柔性超级电容器和智能可穿戴储能器件的重要基础材料,然而其容量和强度是制约纤维状电极材料应用的关键问题。本论文以Mxene为储能电极的活性材料,利用海藻酸钠进行增韧改性,通过湿法纺丝技术经过Ca^(2+)交联构筑了高比电容和优异柔性的Ca-Alginate/Mxene纤维状电极材料,并对其电化学性能进行了详细的研究。结果表明,该纤维状电极材料具有优异的比容量和柔性,在0.5 A·g^(-1)电流密度下,其比电容可以达到122.3 F·g^(-1)(1386 mA·cm^(-2))。

Pt@TiO2-SiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究

TiO2材料是近年来一种常用的光催化材料。为了提高TiO2材料对染料分子的吸附以及改善其在可见光区的光催化性能,本文通过静电纺丝法和溶胶凝胶法制备了Pt掺杂的TiO2-SiO2复合纳米纤维,通过SEM、XRD、BET、UV-vis等方法对材料进行表征,以亚甲基蓝模拟污染物进行光催化降解动力学实验。实验结果显示[m(Pt)∶m(TiO2)]=0. 328%时显现出最佳的光催化性能,对溶液中的亚甲基蓝的降解率达到了99%。

具有自适应机械弹性的纳米纤维互锁多孔石墨烯复合气凝胶用于高度可逆的无枝晶锂金属负极

具有最高理论容量的锂金属被认为是下一代高能量密度电池中最有前景的负极,但长循环过程中的锂枝晶生长和负极的体积膨胀阻碍着其实际应用.尽管已有研究使用石墨烯气凝胶等三维主体用于容纳锂金属,但单一的石墨烯气凝胶难以承受充放电过程中负极的大体积变化.因此,本文制备了具有自适应机械弹性的聚酰亚胺纳米纤维互锁多孔石墨烯复合气凝胶(PI-HGCA),将其作为复合主体结构用于容纳锂金属.具有面内纳米孔的多孔石墨烯纳米片可以有效地调节锂离子通量并提供高度定向的离子转移路径.此外,三维复合气凝胶主体由水平排列的多孔石墨烯片层和互锁的聚酰亚胺纳米纤维构成,其在长期循环过程中对负极的体积变化表现出高度可逆的自适应压缩弹性.预锂化的PI-HGCA负极在对称电池中显示出极低的过电势(46 mV),并具有1300次的长循环寿命;其与LiFePO_(4)正极所组装而成的全电池在1 C下经过800次循环后仍然显示出81.2%的超高容量保持率,表明该互锁气凝胶复合结构在高能量密度锂金属电池中具有巨大应用潜力.