静电纺丝法制备PVP螺旋纤维及其机理研究

研究了电纺丝聚乙烯吡咯烷酮螺旋纤维的形成条件，在9kV的电压下，由于溶液质量分数的增加（12％～24％），纤维形态呈现出直线→螺旋→折叠→无序的变化趋势；在质量分数为20％时，随着纺丝电压的增加，纤维形态呈现出折叠→螺旋→无序的变化趋势，同时对螺旋纤维的形成机理进行了讨论，在纺丝过程中纤维束所带静电荷之间的库仑斥力是形成螺旋纤维的直接动力．

四氧化三铁中空/螺旋纤维的制备及形成机理

以柠檬酸铁为原料,利用有机凝胶热分解法在低升温速率下热处理并还原制备了Fe3O4中空/螺旋纤维.通过TG/DTA,XRD和SEM对前驱体纤维热分解过程、产物物相和形貌进行了表征.结果表明,产物主要由80%的中空纤维和20%的螺旋纤维组成,其中中空纤维的直径为6μm左右,壁厚为500 nm.螺旋纤维的直径为6～10μm,螺旋纤维是由具有不同旋向的宽度为4～6μm的带状纤维卷曲而成,带状纤维的外表面壳层均匀密实,其厚度为600 nm左右,而内层疏松且不规则.Fe3O4中空/螺旋纤维是由晶粒尺寸为60 nm左右的纳米颗粒构成,并有少量的介孔.分析了中空纤维和螺旋纤维的形成机理,直径较小的前驱体纤维在热处理过程中内部凝胶向表层迁移收缩形成中空纤维;螺旋纤维是由直径较大的前驱体纤维在热处理过程中产生的强大的热应力导致纤维产生螺旋破裂形成的.

碳螺旋纤维/MnO_2复合材料的电化学性能

利用电泳沉积法(EPD)制备碳螺旋纤维基MnO_2@CMC复合材料,采用电子扫描电镜、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)对其形貌和结构进行表征并测试其电容性能,结果显示:当电位差扫描速率为5 m V·s-1时,充放电容量较高,可达115F·g-1,在0.2 A·g-1的扫描电流下,循环200圈后电容量为96.7 F·g-1,为起始电容量的89.5%,表现出良好的电容保持率和循环稳定性。

金龟子外甲壳的螺旋纤维管道微结构

通过扫描电镜观察了金龟子甲壳内部的微观结构,发现其基本材料是一种几丁质纤维增强角质化蛋白质的复合材料,其纤维铺层平行于甲壳的表面,在甲壳中存在刺状纤维及螺旋纤维管道等独特微结构.通过模型分析了螺旋纤维管道的最大拔出力,结果表明螺旋纤维管道微结构对保持功能元件的强韧性有重要作用.

螺旋纤维床固定化反应器两步法生产壳聚糖酶

采用了菌体生长与产酶分步的新工艺利用里氏木霉 (Trichodermareesei)ATCC5 6764生产壳聚糖酶 ,酶活力比在相同条件下进行的一步法产酶提高了 1 7倍。采用此工艺在螺旋纤维床生物反应器中进行产酶试验 ,酶活比采用游离细胞培养又提高了 39% ,达到 0 2 4 6U mL。固定化菌丝还能够长期保持活性 ,在重复分批操作中 ,经过 1 0批共 1 5天的产酶实验 ,平均每批的酶活保持在 0 2 35U mL左右。

碳螺旋纤维的阻抗特性研究

利用化学气相沉积(CVD)法制备微米尺度的碳螺旋纤维,通过设计的拉伸装置引导试样中的碳螺旋纤维沿拉伸方向有序排列,使用光学显微镜观察其形貌及排列情况.具体研究了定向排列碳螺旋纤维的交流阻抗特性,结果表明:低频时碳螺旋纤维的阻抗和辐角保持不变,表现为纯电阻行为,但是高频时(f>10kHz)阻抗和辐角随交流频率升高而迅速减小;并且碳螺旋纤维对其被拉伸状态很敏感,阻抗值随拉伸长度增大而增大.该研究对开发碳螺旋纤维在微电路和微纳米感应器技术中的应用有重要意义.

热处理有机聚合物螺旋纤维制备螺旋炭纤维及其表征

在400～800℃、氩气气氛下对有机聚合物螺旋纤维进行热处理制备螺旋炭纤维,采用SEM、XRD、FT-IR和热分析等手段对其微观形貌和结构组成进行了研究。结果表明,在上述条件下热处理有机聚合物螺旋纤维,其螺旋形貌基本保持不变,而化学成分却发生了变化;随着热处理温度升高,有机螺旋纤维逐渐转变为以石墨结构为主的螺旋炭纤维。

电热驱动的复合尼龙螺旋纤维人工肌肉

采用镀银尼龙纤维自加捻,并与常规尼龙纤维共加捻,分别制备了2种电热驱动的尼龙螺旋纤维人工肌肉。通过编程输入电的频率、大小和循环次数系统地研究了2种聚合物纤维人工肌肉的驱动行为。结果表明,通过共加捻能调控复合尼龙螺旋纤维人工肌肉的电阻特性,在相同的输入电功率下,复合尼龙螺旋纤维人工肌肉产生更高的温度从而表现出更好的驱动性能。镀银尼龙螺旋纤维人工肌肉表现出6.34%的最大驱动形变、382 J/kg的最大能量密度和468 W/kg的最大功率密度。复合尼龙螺旋纤维人工肌肉表现出7.42%的最大驱动形变、428 J/kg的最大能量密度和531 W/kg的最大功率密度。2种聚合物纤维人工肌肉的驱动循环均能超过1万次,且驱动形变无明显衰减。

碳纳米管/聚乙烯醇空心螺旋纤维的可控制备及其力学性能研究

提出一种通过控制钛丝直径和碳纳米管束可控制备碳纳米管/聚乙烯醇(CNTs/PVA)空心螺旋纤维的方法。该CNTs/PVA空心螺旋纤维在弯曲至原始长度1/3或拉伸至应变为100%时,电阻仍保持不变。CNTs/PVA空心螺旋纤维的最大拉伸应变高达600%。通过在氩气环境中500℃加热30 min退火处理后,CNTs/PVA空心螺旋纤维在30%的应变循环下,残余应变由原始的22%减小至2%,提高了CNTs/PVA空心螺旋纤维的力学性能。

微流控纺丝中凝胶速率对螺旋纤维形貌的调控机制

微流控纺丝技术制备海藻纤维已在诸多领域得到认可,但快速凝胶反应限制了螺旋纤维形貌的灵活调控。鉴于此,采用同轴环管毛细管微流控装置制备海藻纤维,外相为氯化钙溶液,内相为海藻酸钠溶液,通过添加柠檬酸钠降低凝胶反应速率,并系统考察了凝胶速率和内外相流量对纤维分布和螺旋形貌的影响。结果表明,凝胶速率降低有利于螺旋纤维形成,并影响直线、螺旋、波浪和堵塞等纤维分布。实验发现粗细两种螺旋纤维,其形貌特性与凝胶速率和两相流量的关系存在显著差异。经比较,粗螺旋直径和螺距、细螺旋振幅对凝胶速率和两相流量的影响更为敏感。凝胶速率和剪切力分别是调控粗、细螺旋螺距的主导因素,利用螺距与内外流量比可很好划分两种螺旋纤维。

聚氨酯TPU种类对芳纶螺旋纤维形成的影响

选用拜耳聚氨酯Desmopan2590A(TPU1)和巴斯夫聚氨酯2180A10(TPU2)两种不同类型弹性聚合物材料作为弹性组分,与刚性组分聚间苯二甲酰间苯二胺(Nomex)进行纺丝实验,探讨了不同类型聚氨酯材料分子结构、分子链硬度以及与Nomex界面间相容性对螺旋纤维形成的影响。本研究发现拜耳聚氨酯TPU1属于聚酯型聚氨酯,其内部含有大量极性大的酯基,易与Nomex之间形成氢键,使Nomex/TPU两溶液界面间有一定的相容性。

南工大研制螺旋纤维人造皮肤

2021年10月26日,南京工业大学材料化学工程国家重点实验室陈苏课题组研发出一种基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝新技术,构筑出高强度螺旋纤维编织成的人造皮肤。微流控纺丝技术因其高传热质效率、纤维结构精准可控等特点,在组织工程、人造皮肤和生物医学等领域具有巨大的应用潜力。微流控技术可构筑化学交联的螺旋微纳纤维,但目前螺旋纤维原材料集中在海藻酸钠、壳聚糖或葡聚糖等聚合物上,原材料的局限性导致产品强度低,限制了螺旋纤维的发展和应用。

南工大研制螺旋纤维人造皮肤

在腹部等大创面的手术中,如何有效避免组织粘连,促进创面愈合,防止切口疝形成? 2021年10月26日,南京工业大学材料化学工程国家重点实验室教授陈苏课题组研发出一种基于双溶剂相转移原理的微流控纺丝新技术,构筑出高强度螺旋纤维编织成的人造皮肤,有效解决了上述问题。

聚乙烯醇螺旋纤维在风机基础混凝土中应用

本文主要总结了混凝土收缩开裂的原因和聚乙烯醇螺旋纤维(以下简称纤维)改善混凝土收缩开裂的原理,介绍了纤维在风机基础混凝土中的应用及施工要点,说明纤维混凝土可较好的解决风机基础混凝土的抗裂问题。

多孔螺旋碳纤维气凝胶吸附亚甲基蓝性能研究

以废弃茶叶中的螺旋导管为原料,成功制备出一种多孔螺旋碳纤维气凝胶(PSCFAs)吸附剂,考察了KOH浓度、活化温度和活化时间等对PSCFAs孔结构和吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响,并探究了PSCFAs对水中污染物MB的吸附动力学、等温吸附模型、最佳吸附浓度和循环稳定性。研究表明,活化剂的浓度为1 M、温度为700℃、活化时间为1 h时获得的PSCFAs样品比表面积最大(约为1469.03 m^(2)/g),孔隙总体积最大(0.594 cm^(3)/g),对水中MB的最大吸附浓度高达476 mg/g。PSCFAs对MB的吸附行为符合Langmuir方程(R^(2)=0.99956-0.99972)和二阶动力学模型(R^(2)=0.9987)。

碳酸钾催化制备螺旋纳米碳纤维

目的螺旋纳米碳纤维制备过程中残留的催化剂会影响产物本征性能,常采用酸洗除去催化剂,但会破坏纤维的结构并增加使用成本。以水溶性盐为催化剂制备螺旋纳米碳纤维,可水洗除去催化剂得到高纯度的螺旋纳米碳纤维。方法以K_(2)CO_(3)为催化剂、C_(2)H_(2)为碳源,采用化学气相沉积法制备螺旋纳米碳纤维,用简单的水洗除去K_(2)CO_(3)催化剂,并考查制备温度对螺旋纳米碳纤维形貌的影响。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能谱仪表征螺旋纳米碳纤维的微观结构和元素组成,通过X射线衍射、拉曼光谱和傅里叶红外光谱表征螺旋纳米碳纤维的晶体结构和表面官能团。结果在700℃条件下制备的产物直径约为60 nm,呈螺旋结构且形貌均匀,螺旋纳米碳纤维的碳原子呈短程有序排列,主要由C-H、C=C官能团组成;K_(2)CO_(3)催化剂在纤维中呈类似菱形对称结构,导致纤维在催化剂两侧呈手性对称生长。结论采用化学气相沉积法制备出形貌均匀的螺旋纳米碳纤维,水洗除去表面催化剂可得到高纯度的螺旋纳米碳纤维。

碳微米螺旋纤维的电化学特性研究

用碳螺旋纤维作锂离子电池的电极,选择金属锂片作为对电极和参比电极,系统地测量其极化过程中的充放电曲线、循环性能以及电化学阻抗谱.结果表明:首次放电比容量为304.06mAh/g,首次充电比容量为184.87mAh/g,不可逆比容量为119.19mAh/g;循环实验显示,该材料第150周放电比容量达到170mAh/g,为第2周的80%,循环性能良好,这与碳螺旋纤维的大比表和中空结构密切相关;首次放电阻抗谱显示,当电极电位位于1.2～0.6V时,电解液与螺旋纤维间的固体电解质相界面膜(简称SEI膜)开始生长,所形成的SEI膜性质稳定,这也为维护循环稳定性提供有力保障.

聚氨酯/聚丙烯腈扭曲螺旋纳米纤维的电纺制备

用静电纺丝法对聚氨酯在不同质量分数(4%~16%)和不同电压(14 kV^26 kV)下的可纺性进行了研究;制备了聚氨酯/聚丙烯腈共混溶液的扭曲螺旋纤维,研究了聚氨酯和聚丙烯腈不同质量比以及电压对扭曲螺旋纤维形貌的影响.研究结果表明:聚氨酯的质量分数为13%、电压为20 kV时得到的纤维形貌最好;聚氨酯和聚丙烯腈质量比在1∶1~13∶5之间均可得到扭曲螺旋结构的纳米纤维;随着聚氨酯和聚丙烯腈质量比的增加,所得螺旋纤维螺旋环的螺距增大,螺旋环的直径变小;当电压增大时,扭曲螺旋环的螺距减小,螺旋环的直径变大.

螺旋纳米碳纤维/二氧化硅复合材料在轮胎中的应用

白炭黑是第二大的橡胶补强填料,广泛用于橡胶行业,可大幅度提高橡胶的机械性能、耐磨性能等,但纳米SiO2表面含有硅羟基,降低胶料的塑性,不利于加工。螺旋纳米碳纤维(HCNFs)是由多层石墨片堆积或卷曲形成的纳米纤维,除了具有普通碳纤维的优异性能外,其特有的螺旋结构和手性结构,在吸波隐身材料、微电子器件及增强功能复合材料等方面具有较大的应用前景。将纳米SiO2粒子接枝在HCNFs上,制备出螺旋纳米碳纤维/二氧化硅复合材料,可充分发挥二者在橡胶补强方面的优异性能。研究发现:当HCNFs/SiO2用量为2 phr时,拉伸强度达到21.2 MPa,断裂伸长率达到443.22%,300%定伸应力达到13.76MPa,硬度达到72.7度。

螺旋炭纤维的微观结构与储能特性

采用扫描电镜、激光Raman光谱、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TG)、低温氮吸附等研究手段,以平直炭纤维为参照,对比研究了碳氢化合物催化分解法制备的螺旋型炭纤维的微观结构特征。实验结果表明:整体上,螺旋炭纤维的微观结构要比平直炭纤维的结构更加无序;但螺旋炭纤维的外层结构较为有序。与中孔分布广、孔容低的平直炭纤维不同,螺旋炭纤维的中孔主要分布在3nm～4nm范围内,且有着较高的孔容,其比表面积几乎是平直炭纤维的10倍。这些结构特性使得螺旋炭纤维在抗氧化性、储氢、电化学电容等方面都体现出超越平直炭纤维的优势和应用潜力。