混杂聚丁二酸丁二醇酯调控再生丝素蛋白超细纤维膜的力学性能

通过静电纺丝制备了再生丝素蛋白(SF)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)不同混杂质量比的超细纤维,通过对甲醇处理后混杂复合超细纤维膜进行FE-SEM、FT-IR和XRD观察与表征,分析比较了复合超细纤维膜的形貌与结构,并进行力学性能测试。结果表明:不同混杂质量比的超细纤维形貌相似,纤维均匀良好;随着PBS含量的增加,混杂复合超细纤维膜整体的结晶性能变好,拉伸破坏应力和应变逐渐增加;当SF/PBS混杂质量比从90/10变为50/50时,拉伸破坏应力从15.2 MPa增加到17.3 MPa,且拉伸破坏应变从2.1%增大到38.2%;相比于静电纺纯丝素蛋白超细纤维膜,混杂复合超细纤维膜表现出良好的力学性能。

静电纺PBS超细纤维膜的形貌与力学性能

利用静电纺丝技术,将具有不同聚丁二酸丁二醇酯(PBS)质量分数的纺丝溶液制备成PBS超细纤维膜。通过FE-SEM观察超细纤维膜的形貌;对质量分数均为6%的超细纤维膜和浇铸膜分别进行FT-IR、XRD和DSC观察测试,分析比较二者的结构,并进行力学性能测试。结果表明:随着PBS纺丝液质量分数的增加,其纤维平均直径从195 nm增大到389 nm;与浇铸膜相比,静电纺PBS超细纤维膜的结晶性能降低,拉伸破坏应力为18.6 MPa,小于浇铸膜的拉伸破坏应力(20.2 MPa);拉伸破坏应变约为120%,比浇铸膜的拉伸破坏应变增大近1倍。

风力机塔架结构仿生设计及力学性能分析

针对柔性化发展以及随之而来的高耸结构稳定性问题,对结构仿生理论在风力机塔架设计中的应用进行了研究。选取竹子为生物原型,基于层次分析法计算出竹子与塔架具有较高的相似度,验证生物选型的合理性。在此基础上,提取竹子的节状特征应用于风力机塔架的结构,设计具有加强节特征的仿生塔架,并采用有限元方法对仿生设计前后的塔架结构力学性能进行对比分析。结果表明:具有5个加强节的仿生塔架较原型塔架在刚度和极限承载能力等方面均得到提高,应力分布特点更加合理。验证了仿生理论在塔架设计中的有效性,为风力机塔架的结构设计提供了新方法。

聚丁二酸丁二醇酯调控丝素蛋白超细纤维膜形貌及其力学性能

为了改善静电纺再生丝素蛋白(SF)纤维膜的力学性能,通过静电纺丝技术制备丝素蛋白(SF)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合超细纤维膜。通过对用甲醇处理后的具有不同共混比例的超细纤维膜进行FE-SEM、FTIR、XRD和DSC观察测试,分析比较了不同共混比例的复合超细纤维膜的形貌、结构,并进行力学性能测试。结果表明:随着聚丁二酸丁二醇酯共混质量比的增加,复合超细纤维的平均直径从289 nm增大到425 nm;复合超细纤维的结晶性能随之提高;复合超细纤维膜的拉伸破坏应力先减小后增大,拉伸破坏应变逐渐增加;当共混质量比为50/50时,复合超细纤维膜表现出良好的力学性能,拉伸破坏应力接近于16 MPa,破坏应变达到50%。聚丁二酸丁二醇酯可有效调控丝素蛋白超细纤维膜的形貌、结构和力学性能。

PBS-SF核-壳结构复合超细纤维膜的制备及性能

利用同轴静电纺丝方法,制备聚丁二酸丁二酯(PBS)-丝素蛋白(SF)核-壳结构复合超细纤维膜,并对复合超细纤维膜进行FE-SEM、TEM形态表征,分析了内层纺丝流率对纤维形貌的影响;通过FTIR和XRD测试,比较了甲醇处理前后复合超细纤维膜分子结构和结晶性能的变化,并进行力学性能测试。结果表明:通过对纤维核层PBS、壳层SF和横截面的观察,复合超细纤维有明显的核-壳结构,可以清晰看出纤维的核层PBS和壳层SF;随着核层纺丝流率的增大,超细纤维的平均直径增大;甲醇处理后,复合超细纤维膜中壳层SF分子结构由无规构象转变为β-折叠构象,复合超细纤维膜核层衍射吸收强度减小,但整个核-壳结构复合超细纤维膜结晶性能无明显变化;甲醇处理后拉伸破坏应力从14.9 MPa增大到17.2 MPa,但拉伸破坏应变从96.8%减小到81.8%。