亚微米纤维多孔材料热辐射性能的实验与理论

采用静电纺丝技术制备出几种不同直径的亚微米纤维多孔材料（纤维直径分别为0.52μm,0.63μm和0.65μm）,通过傅里叶变换红外光谱测试了各材料的红外透过率;根据实验测试数据,基于Mie散射理论、Subtractive Kramers-Kronig（SKK）关系式和Beer定律,计算了亚微米纤维多孔材料的复折射率和辐射热导率,研究了纤维直径对材料衰减系数和辐射热导率的影响,并以最小辐射热导率为目标对纤维直径进行了优化。结果表明,在300K温度下,对于纤维体积分数为0.03的多孔材料,直径为2.0μm时辐射热导率最小（0.292 m W/（m·K））,较0.52～0.65μm（实验条件）的辐射热导率降低了约25%。

新型纳米/亚微米纤维态催化剂的制备及表征

采用静电纺丝法以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和纳米T iO2为原料制备了一种新型纳米/亚微米纤维态催化剂。采用SEM、TEM、XRD、FT-IR对所制得的新型纳米/亚微米纤维态催化剂进行了表征,结果表明纤维直径随着纳米T iO2含量的增加而增加,纳米T iO2颗粒在PVP纤维基体中分散均匀,并且纳米T iO2颗粒和PVP分子形成了氢键。光催化性能测试结果表明纤维中纳米T iO2含量为20%时,紫外光照射80 m in对甲醛的光催化降解率达到了56.8%。

静电纺纳米/亚微米纤维膜对染料的过滤性能研究

为了获得能够高效处理印染废水中有毒染料的分离膜,采用静电纺丝技术制备了具有亚微米级直径的聚砜(PSF)纤维膜和纳米级直径的尼龙6(PA6)纤维膜,通过SEM、孔径分析测试仪、接触角测量仪、电子强力仪和紫外可见光分光光度仪测试并分析了此两种纤维膜的孔隙结构、润湿性、力学性能及对分散蓝2BLN悬浮液和弱酸性蓝N-RL水溶液的过滤性能.结果表明,静电纺PA6纤维膜和PSF纤维膜的孔隙结构都属于微滤膜范畴,孔隙率均高于80%,其中PSF纤维膜对水具有较强的抗润性,而PA6纤维膜具有优良的润湿性,并且其力学性能明显优于PSF纤维膜.在0.1 MPa死端恒压过滤条件下,连续过滤1h后,两类纤维膜对分散蓝2BLN的截留率均达到94%以上,对弱酸性蓝N-RL的截留率均小于36%,但是均具有较高的过滤通量并且逐渐趋于一致.

单根聚己内酯电纺亚微米纤维的动力学特性分析

通过静电纤维制造技术得到直径范围在100～500nm的PCL亚微米纤维,并使用信号发生器和压电片联用对收集到的单根纤维进行振动实验,由共振频率数据得到单根纤维的弹性模量,并同时对直径的测量方法进行了修正.实验结果显示,PCL亚微米纤维的弹性模量随直径变化而显著增加,存在明显的尺寸效应.通过引入应变梯度的振动模型对实验中观测到的尺寸效应进行了理论解释,等效弹性模量的理论预测值与实验数据吻合良好.

同轴共纺技术制备聚苯乙烯中空亚微米纤维

利用同轴静电纺丝技术制备出壳层为聚苯乙烯(PS),芯层为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的壳-芯结构复合纤维,通过除去芯层PVP,成功地制备出了PS中空亚微米纤维。并对其进行了TEM、SEM测试。结果表明,纺丝过程中内、外液流速比值K直接影响着复合泰勒锥的形成及复合纤维的微观形态,且复合纤维平均直径随K值的增大而减小。

静电纺沟槽结构亚微米纤维复合膜的过滤性能

采用静电纺制备了沟槽结构亚微米纤维膜,使用两层聚丙烯(PP)熔喷非织造布作为支撑材料,得到"三明治"沟槽结构亚微米纤维复合膜.对沟槽结构亚微米纤维复合膜的物理特征及过滤效率进行表征,并分析面密度与过滤效率之间的关系.研究表明:沟槽结构亚微米纤维复合膜的过滤效率可以达到98.55%,而压降仅为195Pa;随着面密度的增加,沟槽结构亚微米纤维复合膜的过滤效率先增加后趋于平缓,压降上升,品质因数先上升后下降.

静电纺PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线及其织物导湿性能

利用自主改进的静电纺丝装置制备聚丙烯腈(PAN)亚微米纤维/棉纤维复合纱线,并用其制备织物样品。对复合纱线的芯吸性能进行测试,研究PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线结构对纱线导湿性能的影响。对织物样品进行芯吸效应、透湿量、水蒸发速率以及液态水分管理性能测试,研究PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线对织物导湿性能的影响。试验结果表明:PAN亚微米纤维/棉纤维复合纱线对纱线的芯吸性能具有突破性的提升;相比棉纱织物,复合纱线/棉纱织物的芯吸高度、水蒸发速率均提高一倍左右,液态水单向传递指数提高4个等级,但透湿量提升较小。

干燥方式对亚微米纤维复合空气过滤材料结构和性能的影响

以原纤化天丝和玻璃棉这2种亚微米纤维为原料,通过湿法成形的方式将其复合在无纺布基材上制得空气过滤材料(以下简称滤材),探究了冷冻干燥及加热干燥对滤材结构和性能的影响。结果表明,冷冻干燥能较好地保留湿纸幅中亚微米纤维的形态,减少纤维收缩,对原纤化天丝的影响尤为显著;当原纤化天丝与玻璃棉的配比分别为2∶8、4∶6、6∶4、8∶2时,冷冻干燥滤材的过滤效率分别比加热干燥滤材的过滤效率高3.5%、5.5%、9.8%和12.2%,过滤阻力分别比加热干燥滤材低20.4%、28.1%、23.3%和33.2%。可见冷冻干燥可显著提高亚微米纤维复合空气过滤材料的过滤效率,降低其过滤阻力。

PA6/纳米TiO_2复合亚微米级纤维的制备及拉伸性能

以甲酸与冰醋酸的混合液作为溶剂,通过静电纺丝方法制备了PA6及PA6/TiO2的复合亚微米级纤维.用旋转黏度计、导电率仪测定了溶液的黏度、导电率;用扫描电子显微镜(SEM)、力学试验机研究了TiO2对溶液的可纺性、纤维的形貌、纤维力学性能的影响.结果表明:用上述方法可以制得直径小于200 nm的亚微米级纤维;随纳米TiO2加入量的增多,TiO2的团聚现象加重,溶液的可纺性下降,但不影响纤维的直径;纳米TiO2的少量加入,可以在一定程度上提高纤维的强度;加入1%的TiO2时,不仅溶液的可纺性好且纤维的拉伸强度最大.

纳米/亚微米再生丝素蛋白纤维制备的影响因素

利用静电纺丝技术，制备再生丝素蛋白纳米／亚微米纤维。研究了纺丝液浓度、纺丝电压、纺丝距离、纺丝流率对纤维直径及形态的影响；探讨了经甲醇处理后纤维结构的变化。结果表明：纺丝液浓度为12％～20％时通过静电纺丝均能获得丝素纳米／亚微米纤维；纤维直径随纺丝液浓度的增加而增大，随电压的增大而减小，随纺丝距离和纺丝流率的变化纤维直径都有不同的变化。

亚微米级铁素体纤维的制备

采用浓硝酸将Cu-16Fe-2Cr原位复合丝材的铜基体选择溶解后得到了铁素体纤维。实验结果表明:当丝材质量与浓硝酸容积之比(质容比)约为220g/L时,可将铜基体溶解完全,获得铁素体纤维。通过SME和TEM测量了铁素体纤维尺寸。随着复合丝材变形量增大,纤维的收得率逐渐下降,当总变形量η=9.21时,纤维的平均直径达到0.7μm。

ZnO/PAN亚微米复合纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)和醋酸锌[Zn(Ac)2]为前驱物,制备了Zn(Ac)2/PAN复合纤维。利用六亚甲基四胺[(CH2)6N4]辅助的水热合成法,成功制备了具有异质结构的ZnO/PAN亚微米复合纤维。利用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)等对产物的形貌和结构进行表征。结果表明,ZnO纳米粒子均匀地生长在PAN纤维表面,形成了ZnO/PAN亚微米复合纤维。以罗丹明B为目标降解物,对光催化性能进行评价,结果表明,ZnO/PAN亚微米复合纤维具有良好的光催化活性。

亚微米-纳米纤维的技术进展及应用现状

纳米纤维具有独特性能,可广泛用于环境修复、过滤与分离、能源生产与贮能、电气和光学传感器、组织工程以及药液控释等领域。静电纺丝法是目前纳米纤维生产最常用的技术之一,但其生产效率较低,大规模生产的制约因素较多。针对此,文章介绍了几种生产亚微米-纳米纤维的新技术,如离心纺丝工艺、熔法纳米纤维工艺及其杂化工艺等。

玉米醇溶蛋白纳米纤维的制备技术研究

利用正交设计实验,对影响静电纺制备玉米醇溶蛋白纳米/亚微米纤维的4个主要因素(蛋白质的质量分数、电压、挤出率和纺丝距离)在4个水平上进行优化筛选,获得了最佳纺丝工艺条件:蛋白质质量分数为26%、电压为20 kV、挤出率为0.027 mL/min、纺丝距离为15 cm。在4个因素中,质量分数对纤维直径的影响最为显著。

基于跨尺度镶嵌纺技术防螨功能棉纱的研发

探讨亚微米纤维与棉纤维跨尺度镶嵌纺防螨功能纱线的关键技术研发。首先研究确定了跨尺度镶嵌纺功能纱线的总体技术路线,然后采用正交试验优化防螨亚微米纤维与棉纤维跨尺度镶嵌纺纱的关键工艺,最后结合研发实践总结了各生产工序的主要技术措施。最终成功使防螨亚微米纤维与棉纤维进行镶嵌复合成纱,解决了跨尺度纤维难以复合成纱以及全棉面料功能持久性差的技术问题。认为:所纺制的纯棉纱线具有持久防螨功能。

共晶基陶瓷复合材料的强度模型

根据细观结构内界面的强约束特性,通过纤维-基体内界面切应力确定了共晶陶瓷棒体的细观应力场.然后分析了两相界面处位错塞积产生的应力集中,获得基体内的最大应力,当最大拉应力等于基体理论断裂强度时,得到共晶棒体的断裂强度的解析表达式.考虑共晶陶瓷棒体长度和方位的随机性,根据概率理论得到共晶陶瓷基复合材料的宏观强度的理论模型.结果表明复合材料的宏观强度与亚微米纤维的直径和长度、以及亚微米纤维、基体、共晶陶瓷棒体的弹性常数有关.理论与实验结果十分接近,说明文中理论模型是合理的,同时证明了共晶界面对陶瓷复合材料的重要影响.

无针式碟形静电纺丝喷头不同圆周倾角的模拟与试验

设计一种新型无针式碟形静电纺丝喷头用以制备亚微米纤维。建立不同圆周倾角的碟形喷头几何模型,利用ANSYS Maxwell 3D电磁学分析软件模拟无针式碟形喷头的电压及电场强度分布,探究无针式碟形喷头不同圆周倾角对亚微米纤维直径及产量的影响。结果表明:碟形喷头边缘处的电场强度最大,在施加电压一致时,圆周倾角越大则碟形喷头边缘的电场强度越大;纺丝液与水平面夹角随着圆周倾角的增大而增大;利用不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)溶液进行纺丝,随着PAN质量分数的增加,亚微米纤维直径增加;随着碟形喷头圆周倾角的增加,亚微米纤维直径减小,产量增加。

纺丝成网技术新进展及其在医用领域的应用

近年来,纺丝成网技术及其产品取得了长足进步,如熔喷法纳米纤维技术已实现了产业化,纤维素直接成网技术实现了商业化生产,纺喷(Spunblown)产品进入个人防护制品市场,新型双组分纺粘过滤介质已批量用于防护新冠病毒。文章主要介绍了纺丝成网新技术的新进展及其产品在医学护领域的应用,并对未来趋势进行了展望。

玻纤滤材结构特性及过滤性能的数值模拟研究

基于通量实验优化滤材的方法已经无法快速应对社会、工业对高性能滤材的需求,为了提高新型滤材的研制效率,迫切需要开展纤维滤材结构设计和过滤性能的模拟研究。以往的研究多集中在微米级尺度的纤维滤材模型,而鲜有以亚微米玻璃纤维滤材为对象的研究。本工作以实际多分散的亚微米玻璃纤维及玻纤滤材为基础,从玻璃纤维的表征、滤材的制备及其结构参数的确定,建立更加接近实际滤材结构的三维模型,充分对比了湿法成型工艺抄造的滤材性能与模拟结果的相关性,探究纤维结构模型和性能计算的数学模型对玻纤滤材性能预测的适用性。结果表明,滤材结构模型的平均孔径与实验测量结果趋势一致;过滤阻力和过滤效率比经验模型计算结果更接近于实验测量结果,3种滤材过滤效率实验测量值分别为60.5%,99.1%,99.96%,模拟计算结果分别为61%,99.6%,100%,两者误差小于1%。采用的滤材结构模型和计算性能的数学模型在玻纤滤材的性能模拟研究中具有较广的适用范围,这将为高性能玻纤滤材的研制提供一种高效的方法。