ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜的制备及压电特性

采用静电纺丝技术,通过两步低温水热法制备了ZnO@聚丙烯腈(PAN)柔性复合纳米纤维膜。研究了静电纺丝电压和滚筒转速对ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜压电和铁电性能的影响。研究结果表明,当静电纺丝电压为20 kV、滚筒速度为1000 r/min时,ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜的输出性能达到最佳,输出开路电压可达到5.5 V,短路电流可达到0.61μA,剩余极化强度可达到0.43μC/cm^(2)。在外部负载电阻为13 MΩ时,柔性复合纳米纤维膜达到最大输出功率0.63μW。经过5000次循环敲击测试,所制备的ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜输出性能保持稳定。通过ZnO@PAN柔性复合纳米纤维膜可实时监测握力器微握、半握、全握三种不同的状态,在自供电柔性压力传感器领域有着广阔的应用前景。

PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜的制备及性能分析

为提高聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的性能,在PAN溶液中掺杂了MgO和Ag纳米颗粒(MgONPs和AgNPs),通过静电纺丝方法制备了不同质量分数的PAN/MgO/Ag复合纳米纤维过滤膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外线透反射分析仪、过滤性能测试仪测试复合纤维过滤膜的微观形态、结晶结构、透气性、透湿性及过滤性能等。结果表明:纯PAN纳米纤维的直径为222.9 nm,PAN/MgO/Ag复合纳米纤维的直径为151.5 nm~258.6 nm。相对于纯PAN纤维膜,PAN/MgO/Ag复合纤维膜具有优良的过滤性能和紫外线防护性能,其紫外线防护系数为38.73~55.37,过滤效率为95.36%~97.59%,阻力压降为46.06 Pa~58.31 Pa。当MgONPs和AgNPs的质量分数都是0.75%时,PAN/MgO/Ag复合纤维膜的品质因子最高,为0.071 4 Pa^(-1),过滤性能最好,属于高效低阻且具有防紫外线功能的过滤膜材料。

纳米微晶纤维素复合膜的制备及性能分析

以具有可持续性和环保特点的棉纤维为原料制备纳米微晶纤维素(NCC),再通过硫酸水解法简单高效地制得NCC悬浮液,将该悬浮液与壳聚糖混合,制备出NCC复合膜.利用万能试验机测试NCC复合膜的力学拉伸性能,同时用拟杯子法测试NCC复合膜的透湿性、用覆盖油脂的过氧化值测试NCC复合膜的阻氧性、用分光光度计测试NCC复合膜的透光性、用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌测试NCC复合膜的抗菌性,最后用细胞培养试验评估复合膜对人体细胞的毒性.结果表明,NCC用量在45%质量分数时,制备的NCC复合膜拉伸强度最大、力学性能最高、断裂界面更粗糙;NCC复合膜水蒸气透过率保持在2.8×10^(-11) g·(m·s·Pa)^(-1)以上;NCC复合膜氧气阻隔性的过氧化值在2.0以上;经过与NCC复合膜32 min的接触,金黄色葡萄球菌和大肠杆菌接近完全被杀灭;24 h人体细胞存活率在70%以上.综上,所制备的NCC复合膜性能优良,值得开发.

银-铜双金属纳米粒子/聚乳酸复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为制备高效抗菌的生物可降解聚乳酸(PLA)静电纺丝纤维膜,首先利用L-抗坏血酸对银和铜的硝酸盐溶液进行化学还原,得到银-铜双金属纳米粒子(Ag-Cu NPs)。然后将Ag-Cu NPs与PLA纺丝液共混,通过静电纺丝技术制备了不同组成的Ag-Cu NPs/PLA复合纳米纤维膜,并对其形貌、结构、亲水性和抗菌性能等进行测试。结果表明:合成的Ag-Cu NPs的粒径约为32 nm,复合纳米纤维膜中Ag-Cu NPs被PLA基体包覆,且沿着纤维径向排列,纤维表面存在大量微小的孔洞;加入Ag-Cu NPs后,Ag-Cu NPs/PLA的水接触角略微降低,亲水性增加,且Ag-Cu NPs和PLA之间仅发生物理作用,未产生明显的化学作用;相比于纯PLA纳米纤维膜,Ag-Cu NPs/PLA的抗菌率明显提高,当纺丝液中Ag-Cu NPs相对于PLA质量为7%时,复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99%。

导电粒子掺杂纳米纤维复合膜的电磁特性及吸波预测

选用氧化锌、石墨烯和铜粉等导电粒子作为电磁介质,采用“静电纺丝+喷雾法”制备导电粒子掺杂聚乳酸纳米纤维复合膜,对复合膜的结构和电磁特性进行表征,并研究导电粒子种类及其含量、膜材厚度对复合膜电磁参数的影响,进而预测膜的吸波性能。结果表明,导电粒子掺杂复合膜的电磁参数特征与导电粒子含量有关,导电粒子质量分数增加,膜材的介电常数实部和虚部明显表现出增大的趋势,石墨烯掺杂复合膜具有较大的介电参数,介电损耗远大于磁损耗,石墨烯质量分数为25%的复合膜在膜材厚度为10.0 mm时的反射损耗为-27.51 dB。掺杂膜材厚度增加,同质量分数下反射损耗的峰值逐渐从高频向低频移动,复合膜倾向于选择吸收波长更长、频率更低的电磁波;导电粒子含量增加,最小反射损耗值逐渐减小,较多的导电粒子能够形成较完整的导电网络,极化能力和介电损耗增强,电磁损耗增加。反射损耗值和吸收带宽与导电粒子含量和膜材厚度有关,可通过调节导电粒子含量和膜材的厚度来调控膜材料的电磁吸收性能。

PAN/ZnO复合纳米纤维滤膜的性能研究

研究PAN/ZnO复合纳米纤维滤膜的性能。将ZnO纳米颗粒掺入PAN溶液中制备了PAN/ZnO复合纳米纤维滤膜,并测试了其微观结构、透气性能、透湿性能、紫外线防护性能和过滤性能。结果表明:PAN/ZnO复合纳米纤维滤膜的直径较大,透气率增加,透湿量略有减小。制备的PAN/ZnO复合纳米纤维滤膜过滤效率在98.98%~99.76%,阻力压降在82.32 Pa~89.18 Pa;UPF值在51.03~72.35,抑菌率在70.1%~99.2%。认为:制备的PAN/ZnO复合纳米纤维滤膜具有防紫外线、抗菌、高效低阻等性能,是多功能的纳米纤维滤膜。

二氧化锰纳米棒掺杂纤维素复合膜用于压电纳米发电机

纤维素是地球上最丰富的天然高分子资源。具有可再生、成本低和生物相容性好等优点,同时纤维素的高结晶性和丰富的极性羟基使其具有大量偶极子和较强的给电子能力,具有良好的压电效应,可作为绿色电子产品的原料。本文采用水热法制备了纯度高、粒径小和分散性好的二氧化锰纳米棒(MnO_(2)),并将其掺杂到Ⅰ型纤维素中制成MnO_(2)/纤维素复合膜,考察不同质量分数的MnO_(2)对复合膜压电纳米发电机电流输出性能的影响。随着MnO_(2)的增加,输出电流呈现先增大后减小的趋势。MnO_(2)掺杂质量分数为30%时,复合膜最大热失重速率温度为325℃,比纯纤维素提高了44℃。复合膜与纯纤维素和MnO_(2)的O1s结合能值均不同,证明纤维素与MnO_(2)之间存在化学键合作用。使用MnO_(2)/纤维素复合膜制成了可达微安级电流的压电纳米发电机,其最大输出电流为80.75μA,输出电压为1.10 V。在手指的按压下,此压电纳米发电机能够驱动LED灯、计算器和电子手表等多种电子产品。此新型绿色环保压电纳米发电机的研究是以纤维素为基质,同时MnO_(2)的掺杂还提高了能量收集效率,为推动纳米发电机技术的发展提供了新思路。

静电纺PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维膜空气过滤性能研究

为获得高效低阻的过滤材料,将纳米银(Ag)颗粒和二氧化钛(TiO_(2))共混在聚丙烯腈(PAN)纺丝液中,采用静电纺丝法制备PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维膜。研究了纳米纤维膜的微观形貌、透气和透湿性能、过滤性能、力学性能等。结果表明:加入纳米Ag颗粒后,PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维的直径和标准差均呈现减小趋势,当纺丝时间为40 min、Ag质量分数为1.25%时,得到的纳米纤维膜的综合性能优异,其过滤效率98.68%,阻力压降80 Pa,品质因子达到0.05409 Pa^(-1)。认为:静电纺PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维膜为新型高性能空气过滤器的开发提供了新途径。

Ag/h-BNNS/CPAN复合纤维膜光催化性能研究

为了更好地利用太阳能将CO_(2)转化为附加值产品,采用水煮法,合成比表面积达1009.5 m^(2)/g的六方氮化硼(h-BNNS),以h-BNNS和聚丙烯腈(PAN)为纺丝液原料,采用静电纺丝法制备h-BNNS/CPAN纤维膜,然后通过真空浸渍银盐得到Ag/h-BNNS/CPAN复合膜,并对复合膜的形貌、元素组成、微观结构及光电特性进行表征。结果表明:引入银纳米粒子(Ag NPs)并没有改变h-BNNS的结构,其均匀分布在h-BNNS/CPAN复合纤维膜上;以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)反应测定合成工艺条件对复合材料性能的影响,当焙烧温度为220℃、h-BNNS含量为25%时,Ag NPs的光催化效果最好,催化剂光还原4-NP的表观速率为0.326 s^(-1);在以CO_(2)还原为模型的反应中,Ag/h-BNNS/CPAN复合膜的光催化活性与纳米Ag的含量成正比,当Ag NPs含量为2.0%时,光催化2 h后CO_(2)转化为CO的产率为181.4μmol/g。结合Ag/h-BNNS/CPAN复合纤维膜的光电特性分析其光催化性能,可探索复合膜光催化CO_(2)还原反应的机理,在光催化反应过程中,Ag NPs与h-BNNS/CPAN复合纤维膜间通过协同作用可实现CO_(2)的高转化率,为高分散纳米金属光催化剂载体的设计合成提供了有效途径。

微生物生长载体磁性PCL/PAN复合纳米纤维膜的制备及性能研究

以聚己内酯(PCL)和聚丙烯腈(PAN)为溶质,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和三氯甲烷(TCM)为溶剂,加入磁性四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子,利用静电纺丝技术制备磁性PCL/PAN复合纳米纤维膜,将其作为微生物生长载体应用于污水处理中。试验结果表明:PAN的加入改变了纤维内部结晶的位置,复合纳米纤维直径较小,直径分布较均匀,基本无粘连现象;复合纳米纤维膜力学性能较好,其作为微生物生长载体对污水处理的效果较好,可重复利用。

负载CNT@ZnO的CNT/PAN复合纤维膜的制备与表征

以碳纳米管(CNT)为催化剂载体,利用化学沉淀法合成氧化锌/碳纳米管(CNT@ZnO)复合纳米粒子。CNT作为光敏化剂被可见光照射时会产生光生电子-空穴对,经过CNT网络传输,CNT导带上的电子被注入到ZnO的导带上,从而实现光生电子-空穴对的有效分离,对染料有稳定的光催化效果。通过组装将复合纳米粒子稳定沉积在静电纺CNT/PAN复合纤维膜表面,制备功能性复合纤维膜。结果表明,改性复合纤维膜具有极佳的亲水性,拉伸强度明显增强,对阴、阳离子染料均具有良好的光催化效果。

泥炭藓纳米纤维素的制备及其在海藻酸钠复合膜中的应用研究

目的选取泥炭藓作为苔藓植物门的代表植物,探讨以泥炭藓为原料制备纳米纤维素的可行性,考察制得的泥炭藓纳米纤维素在海藻酸钠复合膜中的应用性能,拓宽苔藓化学内含物的应用范围。方法采用烧碱法提取泥炭藓中的纤维素成分,通过硫酸水解法将提取到的纤维素转化为纳米纤维素。采用FTIR、XRD、热重、动态光散射、SEM及TEM技术对制备的泥炭藓纤维素(Sph-C)和泥炭藓纳米纤维素(Sph-NC)进行表征,检测制备的Sph-NC/海藻酸钠复合膜的力学性能。结果FTIR分析显示,碱处理能够有效去除泥炭藓中的非纤维素杂质;XRD检测显示,Sph-C和Sph-NC中纤维素晶型均为纤维素I;热重分析显示,Sph-NC的热稳定性降低、固体残留率有所增加;TEM观察显示Sph-NC直径约为21.5 nm,属于纳米材料尺寸范畴。将Sph-NC用于海藻酸钠复合膜的制备,可将复合膜的抗张指数和耐破指数分别提高21.2%和15.7%。结论泥炭藓可作为纤维素来源,用于制备纳米纤维素,制得的Sph-NC对海藻酸钠复合膜具有补强作用。

透明纤维素纳米丝/水性聚氨酯抗菌复合膜的制备及其性能研究

采用乙醇作为溶剂,将高效抗菌组分N-卤胺抗菌剂1-氯-2,2,5,5-四甲基-咪唑啉哃(MC)引入纤维素纳米丝/水性聚氨酯(CNF/WPU)复合膜体系,通过溶液浇筑法制备了透明CNF/WPU-MC抗菌复合膜,探讨了工艺条件对复合膜机械性能、外观形貌、氯含量、溶胀性、质量损失率的影响,并得出最佳工艺参数。在此基础上,研究了抗菌复合膜的结构、抗菌性能、存储稳定性等。结果表明,CNF/WPU-MC抗菌复合膜具有优异的吸湿性和机械性能,且能够在5min接触时间内使接种的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌菌株失活,具有快速杀菌特性,可为包装用抗菌薄膜材料的研发及应用提供理论基础和科学依据。

PBAT/没食子酸酯化纳米纤维素复合膜的制备及性能

本文以自制三乙酰基没食子酰氯为单体,以1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑离子液体为溶剂,调节反应物的质量分数,控制反应条件,通过溶液反应,制备高取代度的改性纤维素;而后控制再生条件,并脱乙酰化,制备了高取代度的没食子酸酯化纳米纤维素(PHNC10-1)。傅里叶红外光谱仪(FTIR)、元素分析和原子力显微镜(AFM)证明了PHNC10-1的成功制备。随后将PHNC10-1引入聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT),通过溶液浇铸的方式制备复合膜。拉伸性能测试表明,当PHNC10-1的质量分数为2%时,复合膜的拉伸性能最优,与PBAT膜相比,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了4.5%和7.0%;继续增加PHNC10-1的质量分数,PHNC10-1在基体中团聚,导致复合膜的拉伸性能下降。热重分析和热氧老化实验表明,PHNC10-1可有效地提升PBAT的热氧稳定性。

AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜的制备及对金属离子的吸附性能

采用双喷头电纺丝技术,将尼龙(PA-66)纤维增强的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜(PAN/PA-66)与盐酸羟胺进行偕胺肟化反应,制备了一种偕胺肟化聚丙烯腈/尼龙复合纳米纤维膜(AOPAN/PA-66).通过红外光谱及扫描电子显微镜等方法研究了偕胺肟化前后纳米纤维膜的组成、形貌和力学性能;并考察了AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜对铜离子和铅离子的吸附性能.结果表明,AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜的抗拉伸强度及断裂伸长率分别为4.73 MPa和30.76%,对Cu(Ⅱ)及Pb(Ⅱ)的吸附量分别为67.5和75.4 mg/g.

负载紫杉醇复合纳米纤维膜的制备与理化性能研究

为减少抗肿瘤药物紫杉醇的毒性,增强疗效,采用静电纺丝技术制备出一种新型药物剂型即紫杉醇/聚乳酸复合纳米纤维膜,运用现代分析仪器对复合纳米纤维膜的形貌、化学结构变化、结晶形态以及动态接触角等理化性能进行了测试,结果表明:复合纳米纤维直径较细,形貌良好。其中,未添加药物的纳米纤维平均直径为593.2±160.4nm,随着药物质量分数的增加,纤维平均直径进一步降低,当药物质量分数为15%时,纤维平均直径降至392.4±185.4nm。药物以无定型状态存在于纤维膜中,化学性质没有改变。复合纳米纤维膜呈拒水性质,所含药物质量分数与拒水性间呈正相关性。

可再生纤维荧光纳米复合膜的构筑

以量子点(QDs)和纤维素纳米复合材料共混所制备的发光膜,在显示器等带有光学特征的领域有较广泛的应用。而现阶段所用QDs通常是II-VI族半导体纳米粒子,金属含量阻碍了它在医学等领域的应用。研究表明,采用碳点(CDs)代替金属量子点,将双醛基纳米纤维素(DNF)和CDs两种原材料共混再分散到明胶溶液中,可以构筑更加高性能的荧光复合膜。总之,该研究为制备可再生纤维荧光纳米复合膜提供一定的实验指导和理论支持,并为研究发光膜材料提供了新思路。

纳米纤维复合质子交换膜研究

质子交换膜(PEM)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件,决定了其整体性能。目前的PEM存在高甲醇渗透率、价格昂贵等问题,限制了其商业应用。随着纳米复合材料技术的发展,将纳米纤维引入PEMs制备纳米纤维复合质子交换膜(NCPEMs)得到了广泛研究。在NCPEM中,纳米纤维可以形成质子传输的远程通道,并增强骨架以达到PEMFCs的目标性能。文章以NCPEM为重点,综述了NCPEM制备技术的最新进展。此外,还从纤维组成方面综述了有机-功能化有机纳米纤维和有机-无机杂化纳米纤维的纳米纤维复合质子交换膜。

PAN/CNT复合纳米纤维膜的制备及其红外辐射特性

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/碳纳米管(PAN/CNT)复合纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和拉曼光谱仪对CNT质量分数不同的PAN/CNT复合纳米纤维膜进行了表征和分析,并利用紫外可见近红外光谱仪和配备有积分球的傅里叶变换红外光谱仪对PAN/CNT复合纳米纤维膜在可见光和红外光段的辐射特性进行了测试和考察。结果表明:静电纺丝技术可制备CNT分布均匀的PAN/CNT复合纳米纤维膜;相较于纯PAN纳米纤维膜,PAN/CNT复合纳米纤维膜的可见光谱和红外光谱吸收率显著增强,且随着CNT质量分数的增加,复合纳米纤维膜的红外光谱吸收率呈增大趋势。研究结果为PAN/CNT复合纳米纤维膜在太阳能光热转化和中红外辐射领域的进一步应用提供了理论依据。

用于压电传感器的层加层结构纳米纤维膜

通过聚丙烯腈(PAN)与改性木质素(CEHL-PTMG)接枝物进行共混,使用多层静电纺丝技术得到PAN|PAN/CEHL-PTMG|PAN层加层结构的纳米纤维膜,并制备一系列的薄膜。对制备的层加层结构纳米纤维膜进行表面形貌、构象、热性能、力学性能以及压电性能测试。实验结果表明:层加层结构使得薄膜的压电性能得到了大幅提高,PAN(11%,1 mL)|PAN/CEHL-PTMG(11%/2%,2 mL)|PAN(11%,1 mL)层加层结构纳米纤维膜的压电性能最为优异,输出电压和电流分别可达2.57 V、1468.0 nA;层加层结构薄膜的拉伸强度提高到了7.16 MPa,相较复合纳米纤维膜拉伸强度提高了7.51%,比纯PAN薄膜拉伸强度提高了52.67%;结构化后的薄膜的稳定性大幅提高,经过上千次的撞击仍能输出较好的电压;同时将其附于手指及手肘上,能更加明确地指示两者的运动,且在数值上出现较大的差距。