聚偏二氟乙烯压电泡沫支架制备及其骨诱导活性

背景:骨是一种天然压电材料,具有仿生压电效应的组织工程材料可应用于骨组织缺损的修复。目的:基于固相力化学技术制备一种有促成骨能力的压电支架材料,表征其对成骨细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:通过固相剪切碾磨技术混合不同质量比例的聚偏二氟乙烯及NaCl粉体(质量比分别为60∶40、50∶50、40∶60、30∶70),熔融下形成块状材料后通过纯水溶解去除NaCl,最终制备得到具有不同孔隙率的聚偏二氟乙烯压电泡沫支架(依次命名为PVDF-40、PVDF-50、PVDF-60、PVDF-70)。表征各组支架表面形貌、晶相构成、热力学行为、机械性能、压电性能。将4组支架分别与MG63细胞共培养,检测支架的生物相容性及促成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜下可见4组支架具有多层级孔隙,随着混合粉体中NaCl质量分数的增加,支架的孔隙率升高;X射线能量色散谱、X射线衍射图谱、傅里叶变换红外光谱及热失重分析结果显示,4组支架材料主体为不具压电性的α相,固相力化学激发出更多β相,以增强其压电性能,其中PVDF-60组β相含量占比最高;循环压缩测试及压电性能测试结果显示,PVDF-60组相较其他组拥有更高的压缩强度和压电性能;②扫描电镜与激光共聚焦显微镜下可见MG63细胞良好地黏附于4组支架表面,细胞形态良好并伸出较多的伪足、分泌大量细胞外基质;CCK-8实验显示,PVDF-60组培养4 d的细胞增殖吸光度值高于其他3组(P<0.0001);碱性磷酸酶染色及茜素红染色显示,PVDF-60组碱性磷酸酶表达与钙化结节数量均高于其他3组(P<0.01,P<0.0001);③聚偏二氟乙烯压电泡沫支架均具有较好的细胞相容性,其中PVDF-60组具有更优异的力学性能、压电性能和骨诱导能力。

聚吡咯改性钛酸钡纳米颗粒/聚偏氟乙烯复合压电薄膜的制备及性能分析

为解决钛酸钡(BT)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料中两相材料间介电差异较大和BT难极化的问题,先以吡咯(Py)为聚合单体,通过细乳液聚合法制备聚吡咯改性BT(记作BT@PPy)纳米颗粒,然后将此作为纺丝液组分,利用静电纺丝法构筑BT@PPy/PVDF复合压电薄膜;进一步将铜箔电极贴于复合压电薄膜上下表面,制备BT@PPy/PVDF压电纳米发电机。采用FT-IR、TEM和XRD等手段分析BT@PPy纳米颗粒的结构和形貌,测试复合压电薄膜的压电常数和压电纳米发电机的输出电压。结果表明:PPy成功包覆BT纳米颗粒,形成核壳结构;添加质量分数为1%的BT@PPy纳米颗粒填料,静电纺丝所得复合压电薄膜的剩余极化由未改性前的0.125μC/cm^(2)提升至0.472μC/cm^(2),压电常数从12 pC/N增加到23.2 pC/N;所制纳米发电机输出电压从0.2 V提升到2.5 V,对外部压力感知敏感。聚吡咯对BT纳米颗粒的改性,提升了BT/PVDF复合压电层中BT的极化程度和压电层的压电常数,从而提高了所制压电纳米发电机的输出电压。研究结果可为制备高压电输出的压电纳米发电机提供有益参考。

聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂的微波干燥特性研究

分别用119,462,595 W的微波功率,对微波干燥聚偏二氟乙烯(PVDF)进行了实验研究,通过测量样品的温度、质量以及相关的实验数据,探索了聚偏二氟乙烯(PVDF)的微波干燥规律。随着微波干燥功率的提高,物料干燥速度加快,实验证明,微波干燥聚偏二氟乙烯(PVDF)在干燥速度上较传统的烘燥法更为快速,效率更高。拟合聚偏二氟乙烯(PVDF)薄层微波干燥数学模型的结果表明,Page模型的模拟效果最好。此外,还对微波干燥聚偏二氟乙烯(PVDF)进行了经济核算,并讨论了之后的研究方向和内容。

聚偏氟乙烯基柔性压电传感器的研究进展

随着智能化时代的到来,柔性压电传感器作为传感器的主要类型之一,是感知信息、发出信号的关键,柔性压电材料的选择与传感器的性能参数密切相关。与传统的压电材料相比,聚偏氟乙烯(PVDF)在柔性、可拉伸性、化学稳定性、机电转换、易用性和声传播阻抗方面具有显著优势,因此PVDF成为研究的热点。详细介绍PVDF柔性压电式传感器的工作原理,全面介绍了不同类型基于PVDF的柔性压电式传感器,分析了其优缺点及发展前景,为高性能、多功能的柔性PVDF压电传感器提供一些启示。

聚偏氟乙烯压电薄膜应用研究进展

概述聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的优点,介绍国内外在材料研究和传感器件的研究、应用方面的进展,重点介绍国外PVDF压电传感器在工业自动化、医疗、冲击测试等方面的应用实例,以及国內材料研究、试验测试的进展情况。指出PVDF压电材料在多个领域具有广阔的应用前景。

电纺压电聚偏二氟乙烯有序纳米纤维及其在压力传感器中的应用

针对传统静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯（PVDF）压电纤维工艺复杂和效率低等问题,提出了采用滚筒收集方式制备PVDF有序纳米纤维的方法。通过改变滚筒转速收集纤维,得到了有序程度不同的PVDF纤维膜。用傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析了有序纤维膜β晶相的含量,并利用NI数据采集卡在相同条件下测试了纤维膜的压电特性。结果表明：随着滚筒转速提高,纤维有序度增强,β相的含量提高,压电电压输出也明显增大,由此得知滚筒转速变化对β晶相的含量及压电输出电压的影响规律基本一致。基于得到的结果,设计制作了利用该有序PVDF纤维膜的压力传感器,并在不同气压下进行了动态响应测试。结果显示：所制备的PVDF有序纤维压力传感器在0.145-0.165 MPa下的电压输出随气压的增加呈线性增大,表现出了良好的线性度,其灵敏度达179mV/kPa。采用该种方法制备PVDF纤维对研制动态压力传感器极有意义。

聚偏氟乙烯/导电TiO2复合压电薄膜的制备

为探究提高聚偏氟乙烯压电性能的方法,采用静电纺丝结合填料共混的方法制备了聚偏氟乙烯/导电TiO_2复合纳米纤维压电薄膜,并讨论了不同添加量的导电二氧化钛晶须对纤维薄膜直径、形貌、结晶形态和β相和γ相含量的影响。用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪测试方法表征纤维薄膜材料的微观形态结构和结晶结构。对复合纳米纤维薄膜的压电性能测试结果表明:静电纺丝是提高聚偏氟乙烯中β相含量的有效方法。导电TiO_2的添加除了诱导结晶取向,促进更多β相和γ相的形成,而且有助于将纺丝过程中形成的构相固定起来,从而达到提高产物压电性的目的。除此之外,添加导电TiO_2后,聚偏氟乙烯纤维膜的力学性能也有一定的提高。

氧化石墨烯-壳聚糖-钛酸钡/聚偏氟乙烯-三氟乙烯压电复合涂层对人脐带间充质干细胞成骨分化的影响

目的:探讨氧化石墨烯-壳聚糖改性的钛酸钡纳米颗粒(BCG-NPs)与聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))复合压电材料对人脐带间充质干细胞(hWJ-MSC)成骨分化的影响。方法:采用滴涂法在钛表面制备BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层(BCGP-Ti),对其表面形貌、物相组成、亲水性和压电性能进行表征。通过模拟体液浸泡实验检测样本体外矿化的能力。将hWJ-MSC接种在样本表面,采用CCK-8检测细胞活力,细胞骨架染色观察hWJ-MSC铺展情况,碱性磷酸酶(ALP)和茜素红染色分别评估ALP活性和矿化水平,实时荧光定量PCR和免疫荧光染色检测成骨分化相关基因和蛋白表达。将Ti棒与BCGP-Ti棒分别植入SD大鼠股骨,Micro-CT和组织学染色观察骨整合效果。结果:扫描电镜和X射线衍射分析证实BCGP-Ti涂层成功构建。极化后BCGP-Ti具有良好的压电响应,其亲水性优于Ti和未极化的BCGP-Ti(P<0.01),体外矿化的能力高于Ti和未极化的BCGP-Ti(P<0.01)。hWJ-MSC在极化后BCGP-Ti表面铺展的面积较Ti组增加(P<0.05)。与Ti相比,极化后BCGP-Ti促进hWJ-MSC矿化水平、ALP以及Ⅰ型胶原蛋白(COL1)、Runt相关转录因子(RUNX2)、骨钙素(OCN)等成骨分化相关基因和蛋白的表达(P<0.05),在体内实现更好的骨整合。结论:在钛基表面构建BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层可诱导hWJ-MSC成骨分化促进骨整合。

聚偏二氟乙烯γ晶型结构中红外光谱研究

采用中红外(MIR)光谱(包括:一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱、四阶导数MIR光谱及去卷积MIR光谱)分别开展聚偏二氟乙烯(PVDF)γ晶型结构研究。实验发现,303 K温度下,PVDFγ晶型结构的红外吸收频率(ν(γ晶型结构-去卷积))为1235.75 cm^(-1)。采用去卷积变温MIR光谱进一步开展了温度变化对于PVDFγ晶型结构的影响研究。实验发现,在303~523 K,随着测定温度的升高,PVDF(γ晶型结构-去卷积)对应的吸收强度增加。温度的增加会促进PVDF部分α晶型及β晶型转变为γ晶型。采用二维MIR光谱进一步开展了PVDFγ晶型结构热变性的研究。在303~523 K,PVDFγ晶型结构吸收峰对于温度变化的敏感程度及变化快慢信息均存在着一定的差异。相变前,PVDFγ晶型结构吸收峰变化快慢信息为:1237 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-2-二维-相变前))吸收峰变化早于1241 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-1-二维-相变前))吸收峰;相变过程中,PVDFγ晶型结构吸收峰变化快慢信息依次为:1244 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-1-二维-相变过程中))吸收峰、1239 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-2-二维-相变过程中))吸收峰、1236 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-3-二维-相变过程中))吸收峰和1234 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-4-二维-相变过程中))吸收峰。

拉伸法制备β型聚偏二氟乙烯薄膜工艺研究

研究了拉伸法制备β型聚偏二氟乙烯薄膜的工艺以及在不同工艺条件下聚偏二氟乙烯薄膜的组织结构情况。结果表明:溶液淬水初始膜有较高的结晶度、良好的拉伸和电击穿性能。拉伸促使初始膜中的球晶α相向片晶β相转变,降低拉伸温度,增大拉伸比,有利于相变。α→β转变完全后进一步拉伸可促使部分非晶相向β相转变。拉伸及退火均使薄膜电击穿强度有明显提高。

石墨烯/聚偏二氟乙烯界面导热性能的模拟研究

采用分子动力学模拟方法,定性分析石墨烯取向对石墨烯/聚偏二氟乙烯(PVDF)复合材料界面热导的影响,研究石墨烯边缘功能化及其比例与石墨烯/PVDF界面热导之间的关系.研究结果表明调节石墨烯在复合材料中的取向程度及对石墨烯边缘功能化有利于提高石墨烯/PVDF复合材料界面热导.模拟结果为设计和制备高导热复合材料提供新的思路和见解.

取向聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)薄膜制备方法研究进展

聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))是一种柔性聚合物铁电材料,其压电、铁电性能与其晶型、结晶度、晶体取向密切相关。本文综述了近年来取向P(VDF-TrFE)薄膜制备方法取得的新进展,分析了不同制膜方法对压电、铁电性能的改善情况,为开发优异性能的P(VDF-TrFE)器件提供参考。

电流模技术在聚偏二氟乙烯压电传感器中的应用

应用电流模技术 ,采用具有有源电流反馈 ,高速、宽带的低噪高精度单片集成数放AMP 0 1,研究聚偏二氟乙烯 (PVDF)薄膜的压电效应、任意分布特性 ,建立压电特性方程 ,从而说明任意分布的集成智能结构触觉传感器模型 。

聚偏氟乙烯薄膜在污水处理中的应用

膜分离法因其成本低、无二次污染、效率高被认为是一种有效的工业污染物去除方法。聚偏氟乙烯(PVDF)因其具有良好的耐化学性、热稳定性、机械强度和良好的加工成膜性能,是制造处理工业废水的合适膜材料。综述了PVDF分离膜在不同类型废水处理中的应用,表明改性PVDF膜能够有效分离废水中的有机染料、油污和重金属离子,对PVDF分离膜未来发展趋势进行了展望。

聚偏氟乙烯压电薄膜及其应用

本文论述了聚偏氟乙烯压电薄的结构与性能，介绍了ＰＶＤＦ薄膜产生压电性的机理及薄膜的生产方法，概述了ＰＶＤＦ压电薄膜材料的应用及前景。

尼龙1111/聚偏氟乙烯复合薄膜的压电及铁电性能

制备了不同质量比的尼龙1111/聚偏氟乙烯复合薄膜,探讨了复合薄膜的压电与铁电性能.研究表明,复合薄膜经拉伸后尼龙1111与聚偏氟乙烯分别形成了γ和β晶型,复合之后薄膜的剩余极化强度增加,50/50比例复合薄膜的剩余极化强度达53 mC/m^2.压电性能研究表明,随着聚偏氟乙烯含量增加,复合薄膜的压电应变常数d 33增大,当聚偏氟乙烯含量为30%时,复合薄膜的d 33值为-7.0 pC/N,与纯尼龙1111相比提高了79.5%.

浅谈聚偏氟乙烯压电薄膜的制备方法

聚偏氟乙烯(PVDF)成膜性好,含高取向度β晶的PVDF薄膜具有良好的压电性能。在传感技术领域可被加工成柔性压电薄膜,在未来的人体触感检测、柔性传感器等方面将得到广泛的应用。制备PVDF薄膜的方法有很多,然而,制备具有良好压电性能的PVDF薄膜则需要膜内β晶相匀整且达到一定含量。综述了近年来采用溶液流延法、静电纺、超声雾化法等方法制备PVDF压电薄膜的原理、步骤以及优缺点。最后对PVDF压电薄膜的发展前景进行了展望。

压电膜中聚偏二氟乙烯β相形成和含量提高的研究进展

聚偏二氟乙烯(PVDF)作为一种优秀的聚合物压电材料能够达到工业或日常应用的需求,同时还具有优良的柔韧性、耐候性、耐冲击性和生物相容性,环境适应能力强,在压电应用领域拥有巨大的市场潜力。作为一种半结晶高分子材料,PVDF的压电性主要来源于其内部全反式TTTT构象的β相。因此,对PVDF的β相含量的提高是研究和提高PVDF压电性能的重要途径。本文旨在简要总结PVDF的β相形成和含量提高的主要策略,从原料选择、制备工艺和后处理方法等方面综述了影响PVDF中β相含量的因素,分析各种策略的优势与不足,并对未来发展趋势进行了展望。

聚偏二氟乙烯及其共聚物薄膜非线性光学研究进展

聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物薄膜拥有极佳的电活性、较高的衍射效率、显著的非线性光学效应,广泛应用于光电转换、光调控、光开关等光电功能器件等。本文简要介绍了近年来PVDF及其共聚物薄膜非线性光学研究方面的主要进展,指出该类薄膜共混、纳米掺杂、超薄化的发展方向。同时指出需从第一性原理-光子带隙计算着手研究其非线性光学性质,以高灵敏度Z-扫描及马克条纹法结合椭偏为主要测量方式。本综述将为该类薄膜的非线性光学研究及制备提供一定的参考。

聚偏二氟乙烯膜的压电仿真及结构优化

聚偏二氟乙烯(PVDF)可用于设计贴合人体的柔性压力传感器,具有广泛的研究和应用前景。但PVDF的压电常数低,传感器灵敏度受到限制。为了研究PVDF膜在应用于压力传感器时的压电性能,利用COMSOL建立压电仿真模型,计算稳态下PVDF膜承受低压力载荷产生的电势、表面电荷密度及应力分布。对比仿真结果与理论计算值,验证了所建立的仿真方法和仿真模型的正确性。仿真发现,采用刚性基底的PVDF膜在长、宽方向产生的应力对压电性能有减弱作用,进一步验证了通过缩减PVDF膜的长、宽,可以提升压电性能的几何结构优化方法。此外,仿真对比了刚性、柔性基底下PVDF膜的应力状态,并发现柔性基底下的应力状态可导致明显更高的压电输出。该研究结合了仿真方法与压电理论,可以为PVDF材料的其他基础研究提供方法参考,研究结果可以为PVDF柔性压力传感器的结构设计和优化提供启发,以期获得更高的传感器灵敏度。