基于MOF-801的高性能剪切增稠液的制备及防护性能研究

航空服作为保护飞行员安全的重要个人防护设备,一直在不断改进和升级。如何在保证飞行员生命健康的前提下,实现航空服穿戴舒适化和轻质化,一直都是一个亟须解决的问题。剪切增稠液是一种新型智能材料,其具有独特的非牛顿流体特性,可有效吸收外来冲击从而实现缓冲效果。然而,现有研究中剪切增稠液体系亟待进一步优化,传统二氧化硅基剪切增稠效应也需要提高。基于此,本文以氯化氧锆为次级构筑单元,富马酸为侨联配体,得到具有高度结晶度和良好热稳定性的MOF-801纳米颗粒。将其与乙二醇溶液通过球磨法制备得到剪切增稠液。该产品表现出优异的剪切增稠性能,在相同质量分数下其性能优于传统二氧化硅基的剪切增稠液。同时,利用激波发生装置,研究发现剪切增稠液在超高速激波作用下,同样表现出由液体向固体的转变。最后,通过稀释后抽滤方法,将剪切增稠液与天然皮革紧密复合,所得复合结构表现出良好的能量耗散特性和缓冲减震特点。MOF-801基剪切增稠液不仅具有优异的剪切增稠性能,也为新一代防护服的仿生轻质化设计提供了新的方向。

石墨烯诱导水凝胶成核的高强韧人造蛛丝

天然蜘蛛丝是由β-sheet交联的蛛丝蛋白溶剂流入S-型导管后经牵引拉伸形成,它显示了高强度与高韧性的完美结合。其优异的力学性质主要源于它的多级结构:交联、线性排列的纳米组装体以及核壳结构。受此启发,我们合成了一种交联的水凝胶,通过牵引拉丝的方法,制备了交联的、含有取向排列的纳米组装体结构以及核壳结构的凝胶纤维,并通过少量引入二维纳米材料—氧化石墨烯(0.01%),进一步调控纳米组装体的取向和尺寸,实现了蜘蛛丝般优异的力学性能(断裂强度560 MPa,断裂韧性200 MJ∙m^(−3),缓冲能94%)。这种纤维可以用于高速下落物体的能量耗散和降低冲击力。

柔性自供能技术在防护救生领域的应用探讨

柔性自供能技术作为微能源领域新秀,近年来获得长足发展,目前处于实验室向工业技术转化的关键阶段。文中通过对应用场景分析探讨,认为在航空飞行员防护救生领域,柔性自供能技术的主要应用方向是智能穿戴设备的能源供应,具有应用场景广泛、使用方便、可全周期供能等技术优势。文中对柔性自供能技术在防护救生领域实现技术应用面临的问题,给出了对应的解决方案,可以为后续研究工作提供思路:研究制备多效应融合发电器件可实现对环境中多种微能量的广泛收集,可构建全固态柔性超级储能器件,以满足高效储能以及航空环境使用的安全需求,设计充放电并行控制电路以解决全任务场景长时效供能技术难题。