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。

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。

静电纺PAN梯度孔隙复合膜过滤性能

以聚丙烯腈(PAN)为原料,N-N二甲基甲酰胺(DMF)为有机溶剂,制备静电纺丝膜,通过改变纺丝电压、纺丝距离、纺丝液浓度和纺丝电解液浓度改变纤维直径,改变静电纺纳米纤维滤膜的层数,制备出具有梯度结构的静电纺过滤材料。将PAN纳米纤维收集在聚丙烯(PP)熔喷无纺布上制备成复合过滤膜。分析不同变量对于滤膜微观形态和宏观过滤性能的影响。结果表明,不同的变量对纳米纤维滤膜直径的影响程度不同,纤维直径大小对滤膜过滤性能影响较大。研究结论对制备高效低阻口罩滤芯材料具有参考价值。

静电纺PAN/TiO2耐高温纳米材料的制备与性能研究

以钛酸四丁酯和聚丙烯腈(PAN)为原料,采用静电纺丝技术制备纳米纤维膜,经不同的PAN预氧化温度煅烧获得PAN/TiO2复合纳米纤维膜。通过形貌观察,厚度与透气性测试,以及X射线衍射(XRD)与傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析,考察煅烧温度对纤维膜结构与性能的影响。研究结果表明:在PAN预氧化温度范围内,PAN最终生成了较稳定的芳环结构;煅烧后纳米纤维膜中TiO2的晶相结构为纯的锐钛矿相;随着煅烧温度的升高,纳米纤维膜厚度增大,透气性下降。

基于废旧腈纶的聚丙烯腈多孔材料制备及性能研究

利用热致相分离法基于废旧腈纶制备聚丙烯腈(PAN)多孔材料,并对其进行扫描电子显微镜(SEM)观察、比表面积分析及热重(TG)分析等测试。结果表明,当二甲基亚砜/水(DMSO/H2O)溶剂体系中DMSO体积分数为88%,且PAN质量浓度为50~70 mg/mL时,所得PAN多孔材料成形良好;PAN质量浓度对PAN多孔材料孔隙形态的影响较大,随着PAN质量浓度的增加,多孔材料的骨架尺寸增大,孔径减小;PAN多孔材料存在多级孔结构,不仅含有孔径为2.674~3.948μm的大孔,还存在孔径为2~140 nm的微孔,孔隙率超过90%,比表面积高达177.302 m2/g;与废旧腈纶相比,PAN多孔材料的热稳定性有所下降。

含硫聚丙烯腈复合正极材料的性能

由单质硫与聚丙烯腈合成一种新型含硫复合正极材料。通过XRD、SEM、FTIR对含硫聚丙烯腈复合正极材料进行了表征,利用循环伏安法和电池充放电测试了材料的电化学性能。结果表明:此正极材料表现了比较好的电化学性能,其初始放到容量达到690 mAh/g,40次循环放电容量仍为488 mAh/g。

聚丙烯腈纤维热稳定化过程的光电离质谱研究

利用热解-单光子电离飞行时间质谱(Py-SPI-TOF MS)和热重-质谱(TG-MS)联用仪研究了聚丙烯腈(PAN)原丝在氮气和空气两种气氛下的热稳定化过程。结果表明,PAN原丝在发生热失重之前便已形成部分环化结构,随着温度的升高,PAN原丝在氮气气氛下呈现出2个热分解阶段:第1阶段为线型分子链的断裂以及含氮小分子的脱除,主要生成HCN、NH3、丙烯腈单体、二聚体以及三聚体等热解产物;第2阶段为环化结构的热裂解,伴随着较多成环化合物和轻质烯烃的产生。而在空气气氛中,氧化作用有利于环化结构的形成和稳定,明显抑制了第2阶段的热分解。此外,较慢的升温速率也有助于环化结构的形成。依据光电离质谱实时在线的研究结果,证明了氧气和温控条件在PAN原丝热稳定化过程中具有关键性作用。