麦秆基纳米纤维素过滤膜的制备及对微纳米颗粒的过滤性能

以麦秆为原料,采用对甲基苯磺酸(p-TsOH)结合酶辅助超声处理制备木质纤维素纳米纤丝(LCNFs),通过真空抽滤制备LCNFs过滤膜(LCNF-FM)。研究LCNF-FM的微观形貌、纯水通量、润湿性及对微纳米粒子的过滤性能。结果表明,LCNF-FM由相互交联的纳米纤维网络组成,平均孔径为30.2nm。该过滤膜对细菌及纳米TiO_(2)颗粒均具有良好的截留作用。初步应用于红葡萄酒过滤除菌,其对红葡萄酒中有效成分的保留率均在84%以上,对葡萄酒品质影响不大。该LCNFs及其过滤膜的制备方法绿色环保,在农业废弃物的资源化利用及水处理、食品饮料的净化等方面具有广泛的应用前景。

多孔通道结构纳米纤维膜的制备及油水分离性能

通过静电纺丝制备以聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)/聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)为壳,PVP/纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC)为核的Janus结构纳米纤维膜,并利用绿色的水刻蚀法获得用于油水分离的多孔通道结构纳米纤维膜。结果表明,多孔通道结构增加了纳米纤维内部的储水空间,提供了额外的水分渗透路径,赋予了纳米纤维膜优异的亲水性和水下超疏油性。纳米纤维膜的孔隙率从54%提升至83%,水下油接触角从134°提升至164°,水通量从731 L/(m^(2)·h)提升至3344 L/(m^(2)·h)。纳米纤维膜对水包正己烷乳液的渗透通量高达1985 L/(m^(2)·h),滤液中的TOC含量低于50 mg/L,表明其油水分离效果较好。这种多孔通道结构纳米纤维膜的设计理念为开发油水分离膜提供了一种绿色的制造思路。

丁香酚/桑皮微纳米纤维膜的制备及其性能

为进一步将废弃的桑树枝回收利用,开发功能性桑皮纤维,实现蚕桑产业副产物的高值化利用,通过微生物-酶-超声波联合脱胶法,辅以破壁工艺提取桑皮微纳米纤维,制备了丁香酚/桑皮微纳米纤维膜,研究了丁香酚质量浓度对纤维膜抗菌性、透湿性和力学性能的影响,并以巨峰葡萄为对象分析了常温(25℃)下纤维膜的水果保鲜效果,测定了贮藏过程中葡萄的外观、质量损失率、腐烂率和维生素C含量等指标的变化。结果表明:丁香酚/桑皮微纳米纤维膜具有良好的透湿性和力学性能;丁香酚质量浓度为0.4 mg/mL的丁香酚/桑皮微米纤维膜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率接近80%,丁香酚质量浓度为0.3 mg/mL的丁香酚/桑皮纳米纤维膜的抑菌率可达90%左右,且在常温下能有效保持葡萄的新鲜度,减缓水分的散失、腐烂并抑制维生素C的流失。

人胚胎RPE细胞在微孔聚酰胺纳米纤维膜和蚀刻多孔聚酯膜上生长的比较研究

目的:比较观察人胚胎视网膜色素上皮(RPE)细胞在微孔聚酰胺纳米纤维膜(EPN)和蚀刻多孔聚酯膜(EPP)上的生长情况,为理想Bruch’s膜替代物的研究奠定实验基础。方法:人胚胎RPE细胞培养在底分别为EPN(EPN组)、EPP(EPP组)的Transwell小室以及常规Transwell小室(对照组)。在第2,4,8 h和第1,4,8天分别评估3组细胞的贴壁和增殖情况。对比观察细胞生长形态及两种替代物的表面结构;免疫荧光染色观察RPE细胞ZO-1的表达。通过组织病理切片观察EPN和EPP植入21天龄(P21)RCS大鼠视网膜下间隙2周后的生物学反应。结果:接种8h(密度为4×105/cm2)后,EPN组,EPP组和对照组RPE细胞贴壁生长数量分别为1.23×105/cm2,1.70×105/cm2和1.64×105/cm2,其中EPN组细胞数量明显少于EPP组及对照组(P<0.05);以2.5×105/cm2的密度接种后第1天,EPN组细胞密度明显低于EPP组和对照组(P<0.05),但在接种后第8天,EPN组细胞数量显著多于EPP组和对照组(P<0.05)。EPN和EPP均支持RPE单细胞层形成,前者纤维排列类似Bruch’s膜内胶原层;与对照组比,EPN和EPP组RPE细胞均呈现较强的ZO-1表达,较好地保持了原代RPE细胞表型;EPP和EPN植入视网膜下间隙后出现纤维包裹和光感受器层破坏、丢失,但在移植物附近未见明显毒性或排斥等其他异常反应。结论:EPN和EPP均支持人胚胎RPE细胞生长,二者植入P21 RCS大鼠视网膜下间隙后存在大体生物相容性。EPN的纤维排列与Bruch’s膜内胶原层相近,可能是一种具有广阔发展前途的Bruch’s膜替代物。

多孔纳米碳纤维作为质子交换膜燃料电池微孔层的性能

质子交换膜燃料电池膜电极中的微孔层结构对改善体系的水管理能力,提升膜电极的整体性能发挥重要作用。本文通过静电纺丝和后续热处理的方法制备了多孔纳米碳纤维(PCNF),并以此构建膜电极的微孔层。与炭黑颗粒作为微孔层呈现出紧密堆积结构不同,由PCNF搭建的微孔层结构疏松呈现三维贯通状。膜电极的发电测试表明,以多孔纳米碳纤维作为微孔层(MPL-PCNF)的膜电极其最大功率密度达70.0mW/cm^2,远高于炭黑颗粒为微孔层(MPL-CB)的膜电极(58.1mW/cm^2),而没有微孔层(Ref)结构的膜电极最大功率密度仅为27.7mW/cm^2,显示出PCNF作为微孔层材料的明显优势。

静电纺丝法制备超疏水/超亲油SiO_2微纳米纤维膜

采用静电纺丝法制备SiO2微纳米纤维膜,经六甲基硅氮烷(HMDS)改性后获得疏水/亲油特性,用FTIR、SEM、接触角等手段表征纤维膜的成分、微观形貌和对水及正十二烷的润湿性能等,研究了制备工艺对纤维膜物性参数以及润湿性能的影响,并测试了改性后纤维膜的高温稳定性和耐腐蚀性能。结果表明:SiO2微纳米纤维膜具有较多的孔隙和较高的比表面积,经HMDS改性后其表面粗糙结构结合疏水亲油的-Si(CH3)3基团使得纤维膜获得超疏水/超亲油特性,其水接触角为153.7°、水滚动接触角为8.2°、油接触角为0°;超疏水/超亲油SiO2微纳米纤维膜的最高耐受温度为450℃,最大拉伸强力为(40.7±9.4)×10-2N,且具有较好的耐腐蚀性能。

聚乳酸-乙醇酸共聚物/丝素共混纳米纤维多孔膜的制备及性能

以六氟异丙醇(HFIP)为共溶剂,通过静电纺丝法制备了聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)/丝素(SF)共混纳米纤维多孔膜。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅立叶红外光谱分析仪(FT-IR)、多功能拉伸仪、液滴形状分析仪对共混纤维多孔膜的形貌、分子结构、力学性能及亲水性进行测试。结果表明,共混多孔膜中随SF的加入纤维直径降低,均匀性变好;PLGA与SF只发生分子间的互容并且存在氢键作用;当SF含量超过40%时共混多孔膜的力学性能就会变得极差;另外SF的存在能够显著改变共混多孔膜的亲水性。

纳米二氧化钛粒子对乙酸纤维素微滤膜结构和性能的影响

将纳米二氧化钛(TiO2)添加到乙酸纤维素铸膜液中,利用相分离法制备乙酸纤维素/纳米TiO2复合微滤膜,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、接触角测定、孔分析以及微滤实验研究了纳米TiO2的添加量对膜性能的影响.结果表明:随着纳米TiO2添加量的不同,膜表现不同的微结构和性能;当TiO2粒子用量在质量分数3%时,复合膜表现出最优异的渗透、亲水、抗压实以及耐污染等性能,同时,对油水混合乳液的油截留率基本保持不变.TiO2粒子的质量分数超过3%时,复合膜中的纳米粒子出现团聚现象,孔隙率和微滤性能均下降.

静电纺丝法制备有序V_2O_5微纳米纤维膜及其气敏特性

为了提高微纳米纤维膜气敏材料的灵敏度和响应时间, 本研究采用静电纺丝法结合分离式平行收集极制备有序排列的V2O5微纳米纤维膜, 利用XRD、SEM等手段表征纤维膜的相组成、微观形貌以及有序程度, 探讨了有序程度对V2O5气体灵敏度、响应时间以及恢复能力的影响。研究结果表明： 500℃煅烧后所得微纳米纤维膜由V2O5相组成。平行收集极间距对纤维膜的微观形貌影响较大, 当间距为3 mm时可以获得有序程度为66%的V2O5微纳米纤维膜, 其在80-400℃范围内电阻的变化幅度约为2个数量级。当工作温度为300℃时, V2O5微纳米纤维膜对C2H5OH的灵敏度均高于CH4和NH3, 其中有序V2O5微纳米纤维膜对浓度为200 mg/L C2H5OH气体的灵敏度约为0.9, 响应时间为3 s, 但恢复性能较低, 62 s后阻值仅恢复到初始阻值的55%。

静电纺丝法制备多层复合骨引导再生微纳米纤维膜

为了使骨引导再生膜同时具有阻隔、药物缓释及诱导骨生长功能，采用静电纺丝法制备了多层复合骨引导再生微纳米纤维膜，依次为上层载药胶原微纳米纤维膜、中层PCL微纳米纤维膜和下层胶原／PCL／nHA复合微纳米纤维膜，并对各层膜的微观形貌、相组成、释药性能、疏水特性和体外降解性能进行了研究。结果表明：通过静电纺丝可以获得具有多层结构的复合骨引导再生微纳米纤维膜，其中上层膜中药物分布均匀，胶原质量分数为5％时的释药时间为1900min；中层膜的孔尺寸在200-300nm且具有较好的疏水性，能够阻止上下两层膜间的成分扩散；胶原／PG。质量比为1：1、nHA的含量为30％的下层膜成分均匀，降解速率适中并具有较好的矿化作用。

二氧化钛纳米粒多孔膜增敏的石英微天平传感器

TiO2 纳米粒形成的纳微多孔膜具有比表面积高、透性好的特点。采用TiO2 纳微多孔膜作为基体 ,可将β 环糊精有效地固定在石英微天平表面 ,与聚苯乙烯包裹 β 环糊精的涂层相比 ,检测对硝基酚的灵敏度提高了 1 2倍。β 环糊精 TiO2 纳米粒多孔膜修饰的石英微天平传感器对邻、间、对硝基酚 3种异构体具有选择性响应。在pH 1 1、浓度范围 0 .6～ 2 0 μmol L内 ,其斜率分别是对硝基酚k=71 .9HzL μmol、邻硝基酚 4 9.1HzL μmol、间硝基酚 2 .8HzL μmol。TiO2

多孔镍/碳纳米管中空纤维膜的制备与结构表征

泡沫镍作为电极活性材料的常用骨架,其孔径在500μm以上,为了制备出孔径小、空间利用率高的多孔金属集流体材料,探索了多孔镍/碳纳米管(Ni/CNTs)中空纤维膜的制备新工艺.首先配制包含金属镍粉的铸膜液,通过干-湿纺丝工艺得到中空纤维生坯材料,经烧蚀掉有机物后,金属粉末烧结自组装成多孔镍中空纤维膜;然后以镍膜为基体负载催化剂后,采用化学气相沉积法在镍膜上直接生长CNTs制得多孔Ni/CNTs中空纤维复合膜.通过实验可知:铸膜液配比为wNi∶wPAN∶wPVP∶wNMP=50∶8∶1∶41,纺丝参数为采用插入管式喷丝头,其芯液流量为50 m L/min,计量泵泵供量为8 m L/min,釜内氮气压力为0.1 MPa,喷丝孔直径为1.5 mm,插入管外径为2.5 mm;在950℃还原性气氛下,烧结可以得到孔径5μm左右的多孔镍中空纤维膜.采用0.001 mol/L的Ni/Y催化剂,550℃下混合气体比例vAr∶vH2∶vC2H2=200∶50∶8时进行化学气相沉积,可在中空纤维Ni膜表面可生长出直径20~30 nm的CNTs.

人胚胎视网膜色素上皮细胞在微孔聚酰胺纳米纤维膜上的培养

目的研究人胚胎视网膜色素上皮(RPE)细胞在微孔聚酰胺纳米纤维膜(EPN)上的生长和分化情况,观察EPN能否作为一种理想的膜性支架而支持RPE细胞的生长和分化,为后续Bruch膜替代物的研究奠定基础。方法将培养的人胚胎RPE细胞分别以5×105/cm2的密度种植在EPN和常规塑料(对照组)的Transwell植入物的24孔培养板中,低钙培养基(Ca2+浓度0.1mmol/L)中培养,待细胞贴壁生长后,改用正常钙培养基(Ca2+浓度1.8mmol/L)培养4周。用相差显微镜每天观察2组细胞的形态及生长情况;分别以免疫荧光染色及Westernblot法鉴定RPE细胞中CK-18、细胞连接蛋白ZO-1及RPE65的表达,观察培养的RPE细胞遗传表型的维持情况。结果培养在EPN上的RPE细胞与对照组一样,能够较好地贴壁生长,形成单细胞层。EPN较常规塑料更适于RPE细胞贴附生长。EPN的纤维排列类似Bruch膜内胶原层纤维排列。EPN上培养的人胚胎RPE细胞CK-18表达阳性,与对照组相比,ZO-1和RPE65均呈较强表达,较好地保持了原代RPE细胞的表型。结论生长在EPN上的人胚胎RPE细胞能够较好地生长、分化并形成单细胞层,有效地维持了原代RPE细胞的表型。为后续Bruch膜替代物组织工程学研究提供了新的思路。

壳聚糖纳米纤维多孔膜制备研究进展

壳聚糖(CS)是一种自然界含量丰富的可再生的天然高分子,且具有无毒、无害、生物相容性、生物可降解性、易于成膜以及不易造成二次污染等优点.壳聚糖分子中每个葡萄糖单元含有1个氨基,能与很多具有空轨道的重金属离子形成稳定的螯合物,是一种优良的重孔金属吸附剂,并应用于水处理.将壳聚糖制备成纳米纤维的多膜可提高其比表面积和孔隙率,大大提高其重金属吸附容量.纳米纤维多孔膜的制备方法,主要包括相转化法、静电纺丝法、模板浸取法、聚合物辅助倒相法、超临界CO_2辅助法和冷冻诱导相分离法.

纳米纤维在膜应用中的研究进展

静电纺丝技术具有普适性,操作简便,可调控纤维直径,制备纳米级到微米级的纤维材料等特点。采用静电纺丝技术制备的纳米纤维膜是一种拥有特殊三维网络状微孔结构的材料,具有孔隙小、比表面积大等优点,在个人防护、清洁能源、生物医疗、电子传感等领域具有广泛的研究。基于此,综述静电纺纳米纤维在防水透湿膜、污水处理膜、电池隔膜、柔性可穿戴传感器、空气过滤膜中的应用,并展望静电纺纳米纤维的发展趋势。

静电纺丝法制备聚苯乙烯微纳米纤维膜及其过滤性能

采用静电纺丝法制备聚苯乙烯（PS）微纳米纤维膜，研究了静电纺丝工艺对PS纤维膜微观形貌、纤维直径以及孔隙尺寸分布的影响，并表征了其对固体颗粒物的过滤性能。结果表明：随着纺丝电压和接收距离的增加，PS纤维膜的直径和孔隙尺寸均减小且分布集中，随着推进速率增加，PS纤维膜的直径和孔隙尺寸逐渐增加且分布范围变宽；当纺丝电压为24kv，收集距离为24cm，推进速率为0．318mL／h时所得PS纤维膜的直径和孔隙中位径分别为940．1nm和1979．4nm，过滤尺寸范围为0．1～35μm的固体颗粒后，剩余颗粒的平均粒径仅为2．19μm。

工艺参数对静电纺PPESK微纳米纤维膜性能的影响

通过溶液静电纺丝法制备了聚芳醚砜酮(PPESK)微纳米纤维膜,借助于扫描电子显微镜和拉伸试验机分别对纤维膜的形貌和力学性能进行了表征,用正交试验对微纳米纤维膜的制备工艺参数进行了优化。结果表明,在给定条件下,对纤维直径影响由大到小的工艺参数依次为:溶液浓度>给料速度>纺丝电压。纤维直径最小的工艺条件为:溶液浓度19%,纺丝电压10 k V,给料速度为0.04 mm/min。对纤维膜拉伸强度影响由大到小的工艺参数依次为:给料速度>纺丝电压>溶液浓度。纤维拉伸强度最大的工艺条件为:溶液浓度24%,纺丝电压14 k V,给料速度0.04 mm/min。

ZIF-8@PAN纳米纤维膜基多孔碳材料的制备及对镉离子的吸附性能

主要将通过磁控溅射技术制备所得的氧化锌@聚丙烯腈(ZnO@PAN)静电纺丝纳米纤维膜材料,利用溶剂热反应合成金属有机框架材料ZIF-8@聚丙烯腈(ZIF-8@PAN)纳米纤维膜材料,后经过900℃高温煅烧工序制备ZIF-8@PAN纳米纤维膜基多孔碳材料,并将其应用于水体中重金属离子镉的吸附。X射线衍射、红外光谱、扫描电镜分析表征结果表明,ZIF-8成功地在PAN纳米纤维膜上原位生长,经过高温煅烧,ZIF-8的结构并未明显改变。ZIF-8@PAN纳米纤维膜基多孔碳材料在水溶液中对镉离子具有良好的吸附效果。探究证明,吸附过程中,在溶液为中性条件下,且水浴加热35℃时,镉离子吸附效果最好,吸附效率最高可达到88%左右。

聚左旋乳酸非溶剂挥发诱导成孔机制与纳米多孔纤维膜制备

为实现聚左旋乳酸纳米纤维孔隙结构可控,以氯仿和丙酮为混合溶剂,通过在聚左旋乳酸中加入柴胡,采用静电纺丝技术制备纳米多孔纤维膜。探索了非溶剂挥发诱导相分离成孔机制,研究了柴胡质量分数、溶剂配比、聚左旋乳酸质量分数对纤维膜孔隙结构的影响。结果表明:在非溶剂溶液体系中添加柴胡能够提升纤维膜的孔隙率,随着柴胡质量分数的增加,纳米多孔纤维膜的孔隙率逐渐增加,当柴胡质量分数为2%时孔隙率最大,为70.98%;改变氯仿与丙酮配比会对纤维膜孔隙结构造成影响,当氯仿和丙酮质量比为8∶1时,纤维膜的孔隙率达到最大,为82.09%;聚左旋乳酸质量分数为9%时纤维膜的孔隙率达到最大。

聚合物微／纳米纤维膜的研究与应用

近年来聚合物微/纳米纤维膜因具有比表面积大、密度低、孔隙率高、孔间结合性良好、易与纳米尺寸的活性物质结合等系列优异性能而受到越来越多的关注。本文归纳了聚合物微/纳米纤维的制备及其发展;分类介绍了聚合物微/纳米纤维膜的研究进展和表征方法;同时概述了聚合物微/纳米纤维膜应用在过滤材料、医药、组织工程等方面的研究情况。