双凝固浴条件下TiO_(2)/PVDF-g-PEGMA/PVDF膜的制备及性能

将TiO_(2)和两亲聚合物PVDF-g-PEGMA一起加入铸膜液中,以乙醇溶液为第1凝固浴,利用其较高的成孔能力使改性膜表面生成大量孔洞,之后将改性膜放入第2凝固浴中,利用NaCl溶液对膜孔生长的抑制作用,制备孔隙率高、孔洞较小的亲水性TiO_(2)/PVDF-g-PEGMA/PVDF超滤膜。试验结果表明,第1凝固浴乙醇溶液质量分数为20%时,随着第2凝固浴NaCl溶液浓度的升高,α晶相的生长受到抑制,β晶相数量占比增大,表面粗糙度出现下降,改性膜的抗污染性能增强。试验中,m^(2)凝固浴条件(20%乙醇溶液,20 g/L NaCl溶液)下制备的改性膜性能最好,孔隙率达到1.94%,海藻酸钠截留试验中膜通量和截留率分别为288 L/(m^(2)·h)和68.08%;跨膜压力为10 psi(0.07 MPa)时的纯水通量和通量恢复率分别为1862 L/(m^(2)·h)和76.25%,较M0(仅20%乙醇溶液)均有所提高,trade-off效应得以缓解,牛血清蛋白吸附量下降到961.56μg/cm^(2),抗污染性能升高。

基于PVDF柔性传感器的不同介质中冲击波波源测量与频谱分析

目的明确体外冲击波系统冲击头在不同介质界面产生的冲击波波源特征。方法采用冲击气压可调的体外冲击波产生与信号采集实验系统,结合聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性传感器,通过实验测量方法研究冲击头在不同介质(仿体组织、水和空气)界面产生的冲击波形,分析波源的时域特征和频谱特性。结果在相同气压冲击下,冲击头在仿体界面和水界面产生的冲击波波形相似,二者与空气界面产生的冲击波波形存在较大差异,空气界面的正负压绝对值明显减小;不同介质中产生的冲击波频谱特性相似,都存在3个明显的峰值频率,仿体、水和空气中调制频率分别为12.2、8.5、7.2 kHz,载波频率基本无变化(82~83 kHz)。不同气压冲击下,冲击头在同一介质界面产生的冲击脉冲波波形差异不大,冲击气压仅影响冲击波幅度,不影响峰值频率。随着冲击气压的增大,介质界面正负压绝对值增大,变化基本呈线性。结论PVDF柔性传感器可以有效测量冲击波波源,不同介质界面产生的冲击波在时域和频域都存在一定差异,不能简单以空气或水中的冲击波传播特性代替生物组织中的传播特性。研究结果可以为冲击波设备的评估和临床冲击波治疗方案的制定提供重要信息。

康复机器人PVDF柔性关节设计与驱动特性研究

针对康复机器人本体柔顺性差的问题,提出了一种新型的聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)凝胶基人工肌肉,将其作为康复机器人柔性关节致动器,期望实现类人动作。介绍了PVDF凝胶制备和电致变形机制,并由此设计了具备收缩和伸张功能的单体肌肉,进而将多个单体肌肉上下串联,组合构成层级人工肌肉;基于康复机器人柔性关节3层级人工肌肉,辨识其驱动数学模型,并进行了仿真与实验。结果表明,该人工肌肉能够有效地实现位置控制,具备电致收缩和扩张能力,作为致动器应用于柔性关节是可行的。

PVDF/TiO_(2)@MoS_(2)纤维复合膜的制备及光催化性能

含大量有机染料的废水对环境的污染日益严重,光催化分离膜的研究备受关注。本研究先通过静电纺丝法制备了PVDF/PEMA膜,后进行酸处理制备出富羧基PVDF纤维复合膜,最后通过水热反应在膜表面原位沉积TiO_(2)@MoS_(2)微纳米颗粒,制备出在太阳光下具有较高催化活性的PVDF/TiO_(2)@MoS_(2)纤维复合膜。结果表明MoS_(2)的加入可以有效降低纤维复合膜禁带带隙能量,从而提高纤维复合膜的光催化活性;在光照4 h后对RhB的降解率达到97.1%;连续5次吸附-降解实验,纤维复合膜对RhB的降解率仍达到95%以上,表明该纤维复合膜具有优异的可重复使用性。因此,该膜在染料降解方面具有潜在的应用前景。

基于PVDF梳状换能器的零群速度Lamb波层合板损伤检测的数值研究

为提高层合板损伤检测的准确性与灵敏度,基于聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)梳状换能器激发的零群速度(zero group velocity,ZGV)Lamb波,提出了一种层合板损伤的检测方法。采用二维时域有限元方法,研究了PVDF梳状换能器对零群速度Lamb波的激励,通过改变层合板中铝层杨氏模量来表征不同的损伤程度,分析了PVDF梳状换能器电压响应特性与层合板损伤程度之间的关系。结果表明:采用PVDF梳状换能器能够有效激励零群速度Lamb波,并获得层合板内部的状态信息。随着损伤程度的增加,PVDF梳状换能器响应的零群速度共振峰频域幅值随着铝层杨氏模量的减小而显著减少,进而灵敏地评价层合板损伤变化。研究结果说明优化设计的PVDF梳状换能器在零群速度Lamb波的激发与接收性能上都具有优越性,能够有效检测层合板损伤情况。

改性PVDF-HFP基凝胶电解质的合成及锂金属电池性能研究

开发高质量的固态电解质,对制造新一代安全稳定的固态锂金属电池具有重要意义。以聚偏氟乙烯–六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene,PVDF-HFP)为聚合物基体,引入MOF-808作为活性填料,采用溶液浇筑法制备了新型凝胶聚合物电解质。优化后的凝胶聚合物电解质在室温下的离子电导率高达3.21 mS/cm,电化学稳定窗口可达5.0 V、具有较高的Li^(+)迁移数(0.63)、与锂金属具有良好的界面相容性。组装的磷酸铁锂全电池在0.5 C倍率下循环250次,容量保持率为86.7%。高性能凝胶聚合物电解质对提升锂金属电池的循环稳定性与安全性具有重要的应用价值。

PVDF/BaTiO_(3)纳米纤维膜制备可穿戴传感器用于运动监测

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为溶剂,制备聚偏氟乙烯(PVDF)溶液,并研究不同溶液对静电纺丝行为和纳米纤维结构的影响。采用静电纺丝技术,利用具有铁电性能的钛酸钡纳米颗粒(BaTiO_(3)NPs)作为无机填料,制备了PVDF/BTO纳米复合纤维膜,以提高PVDF的压电性能。通过调整掺杂比例,发现当BTO掺杂比例为15%时,制备的PVDF/BTO复合纤维薄膜具有良好的压电输出性能。最后,以PVDF/BTO复合纤维薄膜为核心材料,使用铜作为电极,并采用PDMS进行封装,制备了能够识别不同人体运动的压电传感装置,可作为穿戴式传感器对人体运动进行实时监测。

ETPTA复合PVDF-HFP基聚合物固态电解质膜的制备与性能研究

固态电池因其优异的性能备受关注,但是与传统的液态电池相比,离子传输能力偏弱,原因是固-固界面离子传输困难。本文制备了以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基的固态电解质膜,并探究PVDF-HFP和增塑剂乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)质量比为1.0∶0.3、1.0∶0.4、1.0∶0.5时对电解质膜离子传输的影响,并组装成以磷酸铁锂为正极、锂片为负极的固态电池,研究其电化学性能。研究发现:当PVDF-HFP和ETPT质量比为1.0∶0.4时,锂离子迁移数达0.89,电化学窗口可达4 V,离子电导率达到8×10^(-5)S/cm,表现出良好的稳定性。将质量比为1.0∶0.4的电解质膜装配成固态电池,经过激活之后,首先在0.1C的倍率下进行测试,首圈充电比容量为133 m A·h/g,首圈放电比容量为129 m A·h/g,在20圈循环测试后,放电比容量也能保持在120 mA·h/g以上,容量保持率为92%。

MXene/PVDF复合膜的制备、性能调控及其应用研究进展

二维过渡金属碳(氮)化物(MXene)是一种新型二维碳化纳米材料,具有横向比率大、传输途径短和纳米通道多等独特优点。该文综述了MXene/聚偏氟乙烯(PVDF)膜的制备工艺,并分析了MXene与PVDF膜的电性能、机械性能、热性能、抗菌性能、环境稳定性等性能之间的调控关系;综述了MXene/PVDF复合膜在分离膜、高介电膜、电磁屏蔽膜等领域中的应用进展;最后,对MXene/PVDF膜的发展方向进行了展望:在当前研究阶段中,对PVDF膜进行抽滤处理仍是发挥MXene优异性能的有效途径之一;进一步深入研究MXene对PVDF膜定向调控的多功能性机制,有助于更好地理解MXene与PVDF膜之间的相互作用规律;此外,应该加强应用型研究,形成较完善的实际应用体系,有助于更好地理解MXene/PVDF复合膜的自身性质和性能,推动MXene/PVDF复合膜在各领域的应用研究和实际发展。

PVDF纳米纤维膜对工业除尘滤料的性能强化

为了利用聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜的细直径和热/压电性提升过滤效率,用静电纺丝方法制备了PVDF纤维膜,通过SEM和XRD表征了PVDF纤维膜形貌和β晶相转化,并将PVDF纤维膜附着在PPS滤料上制备成PPS/PVDF复合滤料,对其过滤效率及压差特性进行了评估.结果表明:PVDF纤维膜无串珠结构,纤维直径分布在270~780 nm,中值427.3 nm,晶型结构以β晶相为主.随着风速升高,PPS/PVDF纤维膜复合滤料过滤效率下降更小,证明PVDF纤维膜的压电效应对微细粒子过滤效率有改善作用.随着温度的提高,PVDF纤维膜呈现热电性,复合滤料的过滤效率上升,当温度升高到70℃,其对小粒径0.3μm粒子过滤效率提升幅度最大为28.37%.

电泳沉积PVDF/Al/CuO复合含能薄膜及其燃烧性能研究

基于含氟聚合物的强氧化及含氟量高的特性,以聚偏二氟乙烯(PVDF)为代表,通过电泳技术,采用石胆酸(LCA)作为表面活性剂,制备了PVDF/Al/CuO有机/无机杂化含能薄膜,并对其组分、结构、形貌及含能特性进行了系统的表征。结果表明:PVDF电泳沉积过程中石胆酸的最佳添加剂量为3mL(1wt%);当PVDF添加量为2wt%时,PVDF/Al/CuO复合薄膜的燃烧性能最好,热释放能量达3924J/g,远远高于Al/CuO的热释放能量。产生上述实验结果的主要原因是PVDF本身具有氧化特性,能够与铝发生化学反应,释放热量;此外,PVDF热分解产生的氟能够腐蚀铝表面的钝化膜,进而释放活性铝,极大提升了Al/CuO体系的能量释放效果。

高导热PVDF/Ag纤维膜的构建及其导热性能

为了提高纤维材料的导热性能,选择不同尺寸的Ag片作为导热填料,通过静电纺丝技术一步构建了具有三维互通导热网络的PVDF/Ag纤维膜,对其形貌和化学结构进行表征,研究Ag片尺寸、Ag片含量、压缩程度对其导热性能的影响,并对其实际应用能力进行评估。结果表明:加入混合尺寸Ag片,能够形成单根纤维内部连通和纤维之间外部连通的三维互通网络结构。具有该结构的PVDF/Ag纤维膜表现出优异的导热性能,导热系数达0.1038 W/(m·K),比纯PVDF纤维膜提高了61%;将其压缩处理后,导热系数进一步提升至8.693 W/(m·K),是压缩前的83.6倍。此外,三维互通网络的PVDF/Ag纤维膜还展示出优异的力学应用能力和疏水性能。研究结果对进一步开发多功能集合的纺织品及柔性材料具有重要的参考价值。

污水治理中PVDF改性膜的应用研究

利用氢氧化钾(KOH)/甲醇(CH_(3)OH)、KOH/高锰酸钾(KMnO_(4))、KOH/KMnO_(4)/四丁基溴化铵(TBAB)对聚偏氟乙烯(PVDF)膜的疏水性进行化学改性,并将PVDF改性膜应用在污水处理过程中,对其处理能力和抗污染能力进行分析。

BNNS插层PVDF/BaTiO_(3)制备高储能密度复合电介质

具有快速储存与释放电能的静电电容器一直在船载逆变器、舰载飞机弹射装置、光伏/风力发电等能源领域行业有着重要的作用,提升电容器电介质材料的储能密度(Ue)可大幅加快该行业的发展。以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,引入钛酸钡(BaTiO_(3))陶瓷提升基体介电常数(ε_(r)),为了缓解引入高ε_(r)陶瓷造成复合材料击穿场强(E_(b))下降,通过氮化硼纳米片(BNNS)插层PVDF/BaTiO_(3)以制备三元复合材料。试验与仿真模拟发现,高绝缘BNNS能够实现复合材料E_(b)与ε_(r)的同步提升,在396 MV/m电场下获得9.7 J/cm^(3)的Ue,为缓解E_(b)与ε_(r)的矛盾与制备高储能密度电介质材料提供基础。

共混β-环糊精改性PVDF膜的制备及性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂、聚乙二醇20000(PEG 20000)和聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP K30)为致孔剂,以β-环糊精(β-CD)为添加剂进行共混改性,采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备了β-CD共混改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜。考察了β-CD添加量对改性膜微观形貌、渗透性能和截留性能、亲水性和抗污染性能的影响。结果表明,添加β-CD后改性膜表面开孔数量及孔径增加,膜截面皮层变薄,亚层发展出小指状孔,贯通的大指状孔数量降低,指状孔壁上出现更为疏松的大孔结构。添加β-CD后改性PVDF膜的纯水通量和牛血清蛋白(BSA)截留率均大幅提高,其中β-CD添加量为4%时改性膜的综合性能最佳,其纯水通量为1848 L/(m^(2)·h·bar),BSA截留率为90.43%。添加β-CD后改性膜动态水接触角下降为0°的时间减少,说明其内在湿润性增强。改性膜在渗透性能和分离性能提高的同时保持了较好的抗污染性能,所有膜的通量恢复率均达到98%以上。

CP/PVDF膜电活化PS降解新污染物及缓解膜污染

通过耦合高级氧化技术实现超滤过程中对膜污染的缓解以及小分子溶解性有机污染物(SMOP)的去除.通过喷涂的方式将交联聚吡咯的碳纳米管沉积在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,得到了具有优异导电性的交联聚吡咯的碳纳米管复合超滤膜(CP/PVDF).实验中建立了膜阴极过滤过硫酸盐体系(E-PS-CP/PVDF).并比较了过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)分别作为氧化剂时该体系对膜污染的缓解(HA作为模拟污染物)以及小分子有机物的去除效果.结果表明,E-PS-CP/PVDF体系对3种小分子有机污染物(SMOP)卡马西平(CBZ)、双氯芬酸钠(DCF)和磺胺甲噁唑(SMX)均有较高的去除速率,其一级动力学常数均高于15×10^(-2)min^(-1)远高于单独超滤体系(最高为0.072×10^(-2)min^(-1)).E-PS-CP/PVDF体系具有明显的膜污染缓解作用,使用PMS和PDS作为电解质时,60min内出水比通量仅仅分别下降到0.93和0.84,外加电场与活性物质对HA的氧化作用改变了污染物在膜表面的相互作用,减少了HA在膜上的沉积.此外,通过捕获实验探究了E-PS-CP/PVDF体系缓解膜污染的机理.,E-PS-CP/PVDF体系中缓解膜污染的主要原因是由于体系中的PS被膜阴极活化产生了•OH、SO_(4)^(•)-和1O_(2),且PMS作为氧化剂具有更好的表现.因此,E-PS-CP/PVDF体系能够实现超滤过程中膜污染的缓解和对小分子有机物的去除,在实际水处理领域具有良好的应用前景.

PVC/PVDF共混滤膜在含藻废水处理中的应用

采用非溶剂致相分离法制备了PVC/PVDF共混滤膜,对不同配方的PVC/PVDF共混滤膜的性能进行了分析,重点研究了PVC/PVDF共混滤膜在含藻废水处理中的效能。结果表明:通过不同配方的PVC/PVDF共混滤膜的黏度、机械性能、亲水性能、孔隙率、孔径和水通量性能测试,PVC/PVDF共混滤膜以PVDF质量分数为6%时较佳,研究其对含藻废水的处理效能,PVC/PVDF共混滤膜对固体悬浮物(SS)的截留效率较高,对藻具有很好的截留作用。该方法对海藻废水的处理具有一定的实际指导意义。

严重污堵的PVDF超滤膜的清洗

运河边上的工业区热电厂,化学水处理的PVDF(聚偏氟乙烯)超滤膜设备受到严重的污堵。采用原设计清洗方式膜通量恢复率只能达到31%,而且运行两天后,跨膜压差又快速上升。通过对膜拆解后,做小型试验,经过杀菌浸泡,柠檬酸浸泡,气力反洗,水冲洗,通过显微镜观察膜丝表面和内部污染残留量。再经过反复的工序清洗,使膜的污染物全部除去,此种方法是可行的。再运用到设备,经过反复的浸泡清洗,使设备膜通量恢复到98%,跨膜压差也基本到达初始跨膜压差。

用于膜蒸馏的PVDF膜材料研究进展

PVDF膜作为一种高疏水性膜材料,在膜蒸馏领域被广泛应用。文章从膜材料的开发和多功能应用两个方面对PVDF膜在膜蒸馏领域的研究现状进行了总结。膜材料的开发主要包括PVDF膜的制备方法和膜结构调控策略两个方面;多功能应用方面的概述以海水淡化、工业废水处理等应用为中心,探讨PVDF膜在膜蒸馏领域的现状和发展趋势。

基于ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜的压电纳米发电机

采用简单的一步水热法合成了自支撑的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)@还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,通过旋涂法制备ZnO@rGO/聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性复合薄膜压电纳米发电机。研究结果表明,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能随ZnO@rGO掺杂质量先增大后减小,当ZnO@rGO的质量分数为3.0%时,输出电压可达9.06 V,输出电流可达0.74μA,与仅掺杂3.0%ZnO NRs的ZnO/PVDF纳米发电机相比,其输出电压和电流分别提高了120%和124%。当负载电阻为10 MΩ时,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机输出功率最大为5.79μW。经过4000次循环测试表明,该文所制备ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能稳定。该纳米发电机可以监测人体行走和跑步姿势,记录运动次数。有望作为自供电压力传感器件植入可穿戴电子设备中。