纤维晶体管器件研究进展

在学科高度交叉、技术深度融合、物联网、人工智能、类脑计算等新兴产业迅猛发展的时代背景下,传统携带式可穿戴电子设备已难以满足人们对高性能电子纺织品的需求。为全面探究纤维晶体管在电子织物领域的应用前景,首先简述了纤维晶体管的组成、分类与工作原理,重点介绍了纤维基有机场效应晶体管和纤维基有机电化学晶体管;其次,介绍了纤维晶体管器件在智能可穿戴和植入式生化传感器、忆阻器和人工突触类脑计算神经形态器件、逻辑电路等前言领域的研究进展;分析了纤维晶体管在器件集成、性能优化和实际应用等方面所面临的问题与挑战。研究指出纤维晶体管在推动电子织物、人机交互、智慧医疗等国家战略产业发展和驱动人类社会迈向泛智能时代中的应用前景,期望为下一代高性能纤维晶体管的发展提供借鉴与启发。

紫外辐照对芳纶纤维结构与性能的影响

在空气中对芳纶纤维进行紫外辐照,研究紫外辐照对芳纶纤维结构变化、热稳定性能、结晶性能、表面微观形貌以及拉伸性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)表征分析了芳纶纤维紫外辐照前后化学结构、热稳定性的变化。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线广角衍射仪(XRD)分别观察芳纶纤维紫外辐照前后的表面形貌和晶体结构转变。最后采用单丝强力仪等对样品力学性能进行表征。FTIR结果表明,经过紫外辐照后纤维表面出现新的含氧化合物。SEM和AFM观察结果显示,紫外辐照后纤维表面变得粗糙,并出现沟壑,且随辐照时间增加,粗糙度增加。XRD结果表明,紫外辐照对芳纶纤维晶体结构影响较小。拉伸性能结构显示随着紫外辐照时间的增加,芳纶纤维的单丝抗拉强度出现下降。芳纶纤维经紫外辐照后,表面化学活性提高,粗糙度增加,这将有效改善芳纶纤维与复合基体之间的界面黏合性,增强界面作用力,这对于解决高性能纤维自身难以编织以及复合强度不佳的瓶颈问题具有重要意义,为进一步拓宽芳纶纤维在高防护服饰、防护鞋面等需要增强界面黏合的复合材料领域方面的应用提供参考。

梯度纳米纤维膜在纯生啤酒中的除菌过滤研究

针对目前商业化纯生啤酒用除菌滤膜存在孔径分布宽、抗污性差、膜孔易堵塞、可重复使用性差等问题,利用熔融挤出相分离法制备了不同直径大小的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH),通过将粗、细纳米纤维在上、下层的先后排列构筑了一种梯度结构纳米纤维膜。通过对梯度纳米纤维膜过滤性能、抗污性及可重复使用性等进行研究,发现梯度纳米纤维膜对10 g/L的酵母浸膏发酵液重复过滤后,稳定后的通量为22660 L m^(-2)h^(-1),远高于Pall®商业膜(4840 L m^(-2)h^(-1))。经高温蒸汽灭菌处理后的梯度纳米纤维膜的稳定通量为6600 L m^(-2)h^(-1),而商业膜仅为1760 L m^(-2)h^(-1),表现出优异的耐高温水蒸气性能。此外,污染后的梯度纳米纤维膜经80℃水清洗后的通量恢复率可达43%,而商业膜的通量恢复率仅为32%,表明梯度纳米纤维膜显示了优异的可重复使用性。为纯生啤酒用除菌滤膜的国产化替代提供了一种新的途径。

纤维基创面敷料的研究进展

随着人们对医疗需求的增长及各种生物活性材料的出现,创面敷料已由传统仅能被动包覆创面走向多样化及功能化。针对纤维基创面敷料,系统地总结了天然/人工纤维为原料的创面敷料研究现况,成型方式对纤维基创面敷料性能的影响。最后对纤维基创面敷料的功能化进行了总结并介绍了现有市售纤维基创面敷料的主要应用场景及不足,为纤维基创面敷料的后续发展提供了参考。

PAN/PAAc复合纤维膜的吸附动力学研究

以聚丙烯腈(PAN)为结构框架,制备了PAN/聚丙烯酸(PAAc)复合纤维膜,研究了其吸附动力学。结果表明:当N,N-二甲基甲酰胺、PAN、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的质量分数分别为87.30%,9.70%,1.47%,1.47%,0.06%时,PAN/PAAc复合纤维膜对镍离子的吸附效率高达75.39%,且该吸附行为较符合准二级吸附动力学模型,其中,外扩散占主导作用。

表面具有交联结构的UHMWPE纤维的制备及抗蠕变性能研究

本工作通过湿法纺丝制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,并结合水解缩合反应对UHMWPE纤维进行表面改性,研究了改性纤维化学结构、热稳定性以及微观形貌的变化,系统探究了改性纤维抗蠕变性能与结构之间的变化关系。结果表明:改性后,纤维表面形成明显交联结构,纤维结晶度下降,热稳定性变化不大,表面分子链运动能力下降。相比于未改性UHMWPE纤维样品,改性纤维抗蠕变性能提升超过50%。本工作集UHMWPE纺丝工艺与表面改性于一体,显著提高了UHMWPE纤维的抗蠕变性能,并通过两种测试方法进行了验证,这为制备高抗蠕变UHMWPE纤维材料提供了方法。

抗菌功能纤维材料的研究进展

随着科技的进步以及生活水平的提高,人们对纺织品的生物安全性认识逐步提高,功能性抗菌纤维材料逐渐受到了越来越多的关注。为了进一步促进抗菌纺织品的发展,系统地总结天然/人工抗菌纤维的应用前景,介绍并对比共混纺丝法、复合纺丝法、接枝改性法和后整理法等制备方法的优缺点,对纤维中所用的抗菌剂进行了介绍,并总结了抗菌纤维存在的问题,为制备抗菌纤维的跨越式发展提供了参考。

聚吡咯/氨纶长丝的应变传感性能与应用

为制备应用于运动监测方面的柔性拉伸应变传感器,探索拉伸型应变传感材料自身长度及拉伸应变对运动监测效果的影响,将表面聚合吡咯的氨纶长丝裁剪成不同长度进行循环拉伸测试,通过扫描电子显微镜和红外光谱仪对氨纶长丝和聚吡咯/氨纶长丝的微观形貌及化学结构进行表征,并测试分析了不同长度的聚吡咯/氨纶长丝在不同速率下拉伸不同应变时的电力学性能。结果表明:通过原位聚合可使聚吡咯完全覆盖氨纶长丝表面,所得聚吡咯/氨纶长丝在500%的应变范围内应力最高可达21.0 MPa;灵敏度值在0%~63%和118%~243%应变范围内分别为1.82和43.3,在800 mm/min速率下拉伸10%应变的响应时间为200 ms。为探索聚吡咯/氨纶长丝与实际应用的匹配性,测试了不同长度聚吡咯/氨纶长丝在连续循环拉伸过程中的电阻变化,归纳其电阻变化特性,并将有效长度1 cm的聚吡咯/氨纶长丝固定在食指第2关节处以监测手指关节的重复弯曲。

表面接枝聚乙烯吡咯烷酮的聚乳酸纤维改性

针对聚乳酸(PLA)纤维的强疏水性,对聚乳酸纤维表面接枝聚乙烯吡咯烷酮进行研究。通过万能强力仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜对改性聚乳酸纤维进行力学性能和结构的表征,并对纤维水解质量减少率、改性纤维吸水率和接枝率进行测定。结果显示:碱水解和酸水解之后的聚乳酸纤维均成功地接枝了聚乙烯吡咯烷酮(PVP);但是碱水解的聚乳酸纤维接枝PVP的接枝率低于酸水解的聚乳酸纤维;2种接枝PVP的聚乳酸纤维吸水率明显提高,分别是未改性聚乳酸纤维吸水率6.44倍和8.97倍,但是接枝后聚乳酸纤维的力学性能均下降。

牛仔洗水处理对PTT纤维结构和力学性能的影响

对聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)短纤维进行4种洗水工艺处理,并对处理前后的纤维通过电子单纤维强力仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜进行力学性能和结构的表征。结果显示:PTT纤维经过4种洗水处理后,纤维的断裂强度和断裂伸长率分别下降,弹性回复率微微下降,纤维的表面均有不同大小的坑穴;红外分析表明经洗水处理后,纤维的结晶度下降,尤其是高锰酸钾处理和双氧水漂洗对纤维力学性能的下降和纤维表面形态的破坏的作用更明显。

染色助剂在棉纤维改性上的研究

对棉织物进行阳离子化改性,优化改性工艺,测试并分析了纤维改性剂用量、染色温度、染色保温时间等对改性棉织物活性染料染色性能的影响。选用的纤维改性剂为反应型无醛固色剂,结果表明:活性染料染色加纤维改性剂能够降低染色需要的盐碱量,该纤维改性剂的最佳染色工艺条件是温度为50℃,固色时间为17min,纤维改性剂用量为0.075%,可减少30%标准盐碱用量。

聚酯/聚酰胺中空橘瓣型超细纤维非织造材料的孔径预测

为探究超细纤维非织造材料孔径的可预测性,通过水刺原纤化技术制备了聚酯(PET)/聚酰胺6(PA6)双组分中空橘瓣型超细纤维非织造材料,在纤维几何形态和材料结构特征研究的基础上构建了孔径预测模型,并对孔径大小与开纤率、纤维线密度的关系进行了理论预测。结果表明:双组分纤维在水刺作用下开裂成超细纤维,且纤维在水平方向相互纠缠排列;受水刺原纤化工艺影响的开纤率是影响孔径分布的主要因素;孔径预测模型的理论值与实验值的对比结果表明孔径预测模型可以用来预测PET/PA6双组分中空橘瓣型超细纤维非织造材料的孔径分布。

静电纺聚丙烯腈/硫酸铜纳米纤维膜的制备及其性能

为开发可应用于医疗敷料的铜离子纳米纤维膜,采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/无水硫酸铜复合纳米纤维膜,探讨了纺丝液质量分数及黏度、导电率对纺丝过程和纤维外观形貌的影响,并对其所含元素及纤维粒径分布进行测试表征。结果表明:铜离子存在于纳米纤维膜中;在设定的纺丝工艺参数下,当纺丝液中聚丙烯腈的质量分数增加时,溶液黏度随之增加,纤维直径逐渐变大;当纺丝液中无水硫酸铜的质量分数增加时,溶液导电率随之增加,纤维直径先变小后变大,且易出现纤维粗细不匀及串珠现象;当纺丝液中聚丙烯腈与无水硫酸铜质量比为8∶3时,纤维的外观形貌最好,且直径在300 nm左右。

长链烷基双子季铵盐对棉纤维的吸附行为研究

为探究季铵盐中疏水长链对棉织物吸附性能的影响,并减少活性染料染色用盐量,制备了具有不同长链烷基的双子型季铵盐,研究了分子的亲疏水性对其在棉纤维上吸附行为的影响,分析了在改性条件下季铵盐的吸附行为,进而研究了棉纤维在改性前后的染色过程和染色效果:结果表明:在无盐或少盐的情况下,改性后棉织物的上染速率和平衡上染百分率均明显提高;在季铵盐浓度仅为0.5 mmol/L时,其改性后织物的上染行为和染色效果与常规染色工艺几乎无异。

热湿舒适性智能织物的研究进展

针对当前空调制冷与供暖中造成的能源消耗激增与实现“双碳”的全球目标之间出现巨大矛盾,实现由智能织物对人体自身热湿舒适性调节从而降低能耗成为亟需解决的问题。根据当前热湿舒适性智能织物的研究,概述了人体热湿舒适性调节原理;介绍了由高性能材料(如高红外线反射、高导热、高红外线透过材料)制备的热湿舒适性智能织物以及通过纤维或织物结构控制实现的智能织物(如保暖、吸湿快干、智能热湿调节织物)。分析了不同调节方式的智能织物制备方法及现阶段面临的困难和挑战;提出可制备新型热湿刺激响应纤维,通过纤维的低成本、大规模生产达到智能热湿调节织物的生产及广泛应用;展望了热湿舒适性智能织物在“双碳”背景下,推动智能服装发展的应用前景。

异面织物基布复合过滤材料的制备及性能研究

基布作为过滤材料的支撑体,在不恶化过滤性能的前提下,还需具备良好的机械性能。本研究以异面织物作为滤料基布,制备了三种不同组织结构的基布复合过滤材料,并对复合过滤材料、基布与非织造布的力学性能、孔径和过滤性能进行了对比分析。结果表明:机织复合过滤材料的断裂强力较大,断裂伸长率较小,而异面复合过滤材料首次断裂的强力略低于机织复合过滤材料,但首次断裂后仍能保持材料结构的完整性,这是其它几种过滤材料不具备的;异面复合过滤材料的平均孔径和透气率较小,过滤效果较好。

我国学位服研究的可视化分析——基于1992-2022年中国知网的期刊分析

近年来学位服在社会与各高校间备受关注,然而学界对于我国现行学位服的研究趋势仍缺少全面性的探讨。运用CiteSpace可视化软件,通过中国知网中收录的学位服相关的数据样本进行研究。并围绕发文量、作者及机构合作、关键词共现等六个部分进行量化分析。分析得出:学位服的研究划分了初步探索、转变形成、过渡发展、创新开拓四个发展阶段。少部分高校对校学位服有创新设计,但绝大部分高校尚未组建研发设计团队,未构成密切的合作关系。提升我国各高校形象识别度传递文化自信的创新研究是学位服研究领域的必然趋势。今后的研究可从各高校间学科融合,面料技术创新,各地域文化与工艺等方面探讨,为推动我国的学位服体系与规范更进一步的发展。

中外学位服的对比分析

学位服作为学位获得者在接受学位授予时所穿着的正式礼仪服饰,具有仪式感与文化传承意义。文章采用文献研究法和对比研究法,结合图像资料与文字记载,从整体形制、袖子、垂布、流苏、学位帽、色彩等进行多方面比较。研究认为:(1)国外学位服与中国学位服廓形与组成部分区别不明显;(2)国外学位服各学校进行使用的过程中既遵循国家规范,又具有本校特色,能够增强穿着者对于学校的认同感;(3)现行中国学位服中国特色不够突出。

海岛法制备聚烯烃弹性体(POE)纳米纤维及其形貌调控

文章采用海岛熔融纺丝法制备聚烯烃弹性体(POE)纳米纤维。通过热重分析确定了加工温度范围以避免材料热降解。通过改变醋酸丁酸纤维素(CAB)种类、POE/CAB的比例、加工温度和剪切速率,以优化POE纳米纤维的形貌。分析不同工艺参数下纳米纤维的形貌差异,包括平均直径和直径分布。结果表明:考虑CAB的热稳定性,整个加工过程温度应低于250℃,使用熔体流动速率接近POE的CAB-20可以获得直径为400 nm左右的POE纳米纤维。加工温度为235℃时,纤维形貌最佳,直径最小,分布最窄。加工温度为250℃时,POE纳米纤维形貌出现交联网状结构。双螺杆剪切速率越接近400 s^(-1),制备的POE纳米纤维形貌越好,直径越小,且分布越集中。POE与CAB的组分比越低,其纤维形貌越好,但其比例低至5∶95时,其纤维直径变粗,分布变宽。

间隔织物基光热-热电复合材料的制备及其性能

为提高柔性可穿戴供能设备的热电性能,首先利用NaOH和二甲亚砜(DMSO)共同掺杂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)制备NaOH/DMSO/PEDOT:PSS热电膜,研究了NaOH及DMSO质量分数对PEDOT:PSS电导率、塞贝克系数以及功率因数的影响;然后以棉/涤纶间隔织物为基材,通过复合NaOH/DMSO/PEDOT:PSS并涂覆ZrC/聚氨酯(PU)光热层制备光热-热电复合材料,并对复合材料的形貌结构和热电性能等进行表征。结果表明:当添加质量分数为0.5%的NaOH及3.5%的DMSO时,NaOH/DMSO/PEDOT:PSS热电膜的功率因数达到最高,为25.6μW/(m·K^(2)),是纯PEDOT:PSS膜的2327倍;光热-热电复合材料的塞贝克系数为35.5μV/K,添加ZrC/PU光热层后复合材料在光照下产生的电压为无光热层复合材料的6.3倍。