聚丙烯腈基碳纳米纤维在超级电容器电极材料中的应用研究进展

超级电容器是一种介于电池和传统物理电容器之间的新型环保储能器件,近年来得到了研究者的广泛关注。电极材料是超级电容器的核心部分,因此具有更高的研究价值。聚丙烯腈基碳纳米纤维因具有良好的静电纺丝性、较高的碳化产率、优异的纳米结构、超高的比表面积以及优良的导电性和稳定性,已经成为超级电容器电极材料的研究热点。本文主要介绍了聚丙烯腈基交联结构和多孔结构碳纳米纤维电极材料,元素掺杂电极材料以及与碳材料、导电聚合物、金属氧化物复合的电极材料,并对聚丙烯腈基碳纳米纤维电极材料未来的研究方向进行了展望。

静电纺淀粉/PVA纳米纤维的制备及其交联改性研究

为了提高淀粉纤维的力学性能和水稳定性,使淀粉纤维可以更好地应用于纺织、医药和生物工程等领域,采用静电纺丝法制备淀粉/聚乙烯醇(PVA)纳米纤维,并选择淀粉/PVA质量比为40/60的纳米纤维与戊二醛进行交联。通过扫描电镜、红外光谱(FTIR)仪、差示扫描量热(DSC)分析仪以及万能材料试验机等对纳米纤维的形貌、结构、热性能、力学性能和耐水性等进行了研究。结果表明:随着PVA含量的逐渐升高,淀粉/PVA纳米纤维的直径逐渐变小;FTIR和DSC测试显示淀粉和PVA仅仅是简单的物理共混;两种材料的共混可有效提高纳米纤维的力学性能,当淀粉/PVA质量比为40/60时,淀粉/PVA纳米纤维的力学性能最好;当淀粉/PVA纳米纤维与戊二醛进行交联3~24 h时,淀粉/PVA纳米纤维的接触角由28.31°提高到62.94°,其中交联时间9 h时,接触角为60.18°。

超细纤维合成革柔软改性的研究进展

概述了天然皮革与超细纤维合成革之间的区别与联系。综述了提升超细纤维合成革基布柔软性能的改性方法,包括柔软剂改性、加脂剂改性、生产工艺改性、纤维复合改性等方式,旨在通过对超细纤维合成革基布柔软改性方法进行归纳整理,为后续超细纤维合成革柔软改性的研究提供借鉴。

用于油水分离的静电纺纳米纤维膜研究进展

近年来,石油泄漏以及工业含油废水的排放对生态环境造成了严重的损害,高效节能的新型油水分离材料已成为研究热点。具有特殊亲液性的静电纺纳米纤维膜是一种可用于油水分离的新型膜材料,它具有较高的比表面积和孔隙率,既可以自发实现油水分离,又能减少能源消耗。主要介绍了超亲水疏油、超疏水亲油、智能切换亲水/亲油以及单向导油纳米纤维膜,及纤维膜的制备方法、亲液性以及油水分离过程和分离效率;并对静电纺油水分离纳米纤维膜所面临的挑战和应用前景进行了展望。

淀粉纤维的成形及其载药控释研究进展

为制备孔隙率高、比表面积大、药物释放性能可控的载药淀粉纳米纤维,促进其在载药外敷等生物医学领域中的应用,从淀粉纤维的成形及其载药控释2个方面进行综述。首先,系统介绍了近年来国内外关于淀粉纤维的制备方法与工艺特点。针对淀粉纤维的成形机制,详细阐述了改性淀粉基纤维、共混淀粉基纤维、纯淀粉纤维的发展进程、性能特点及研究进展;针对载药淀粉纳米纤维在药物释放过程出现初始爆发释放的问题,介绍了交联改性等方法对淀粉纳米纤维膜载药控释性能的影响。最后,对淀粉纳米纤维在载药外敷领域所面临的困难和挑战提出了应对策略,并对其未来的研究方向进行展望。

宽温域压电材料的研究进展及其柔性化设计

近年来,随着汽车、石油、核电和航空航天等高温领域的发展,应用于极端环境中的无损检测、可持续自供电设备用宽温域压电材料成为研究热点。然而,具有优异压电性和高温稳定性的宽温域压电材料,由于质脆、硬度大,致使所制器件无法兼具柔性及高温稳定性而在高温精密化作业、可穿戴健康检测等应用中受到极大限制。因此基于宽温域压电材料的柔性化设计,以实现耐高温柔性压电装置的制备并最终大幅拓宽压电装置的高温工作潜力,成为目前压电器件的重要发展方向。本文首先针对300℃以下环境中应用的压电材料(锆钛酸铅、钛酸钡和碱金属铌酸盐)和500~1000℃环境中应用的Ⅲ族氮化物的研究进展进行了介绍,然后分析基于这些材料的柔性化设计技术及柔性化设计过程中所用衬底或复合基体的种类对最终器件高温稳定性的影响。

动力/储能锂离子电池隔膜制备先进技术及研究进展

锂离子电池主要由电极、隔膜、电解液三大部分构成。其中隔膜作为电池的关键部件之一,极大地影响着电池的综合性能。商业聚烯烃隔膜由于润湿性与耐温性差、孔隙率低等缺点,很难满足高性能锂离子电池隔膜的要求。因此,隔膜的制备技术与材料急需进行深入的研究与探索。本文从近期隔膜的研究热点出发,分别从商业聚烯烃隔膜的改性、静电纺丝法及相分离法制备等方面对动力/储能锂离子电池隔膜最新研究成果进行综述,并指出了未来隔膜的发展方向。

基于聚二甲基硅氧烷柔性可穿戴传感器研究进展

传统的电子应变传感器大多基于金属和半导体材料,其柔韧性和可穿戴特性较差。随着柔性电子材料的发展,可穿戴式柔性应变传感器呈现出巨大的市场前景。由于其具有生物相容性好同时兼具可穿戴性、高弹性和可拉伸性等特点逐渐成为研究热点。本文对近些年基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的压阻式和电容式柔性传感器的先进制备技术、性能及应用方面的研究进展进行了综述。最后对可穿戴式柔性传感器所面临的挑战做了简单讨论,并对其未来的发展方向进行了展望。

PAN/BaTiO_3电纺纤维膜的制备及其压电性能

为了提高PAN的压电性能,利用静电纺丝法制备了不同BaTiO_3质量分数下PAN电纺纤维膜,通过实验室自制压电设备、SEM、FTIR、XRD以及介电谱仪等对电纺纤维膜压电性能进行表征与分析.测试结果表明:用硅烷偶联剂(KH550)处理后的BaTiO_3可均匀地分散在PAN纳米纤维内.与PAN电纺纤维膜相比,当BaTiO_3质量分数为12.5%时PAN/BaTiO_3电纺纤维膜的输出电压提高了300%,介电常数提高了300%,而介电损耗却降低了67%;FTIR与XRD测试结果显示,BaTiO_3的加入可促进PAN从31螺旋构象向平面锯齿构象的转变,从而提高PAN的压电性能.

聚丙烯腈/硝酸钠纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚丙烯腈(PAN)纤维膜的压电性能,将硝酸钠(NaNO3)掺杂到PAN中,利用静电纺丝技术制备了PAN/NaNO3纳米纤维膜。探究了NaNO3用量以及纺丝速度对静电纺PAN纤维膜压电性能的影响。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、驻极体非织造压电性能测试系统以及压电测试仪对PAN/NaNO3纤维膜的表面形貌、构象和压电性能进行表征与测试。结果表明:将NaNO3掺杂到PAN中会导致纤维膜的平面锯齿构象含量增加,晶面间距减小,进而影响PAN纤维膜的压电性能;当NaNO3质量分数为0.9%、纺丝速度为1000 mm/s时,纤维膜的压电性能明显提高,此时PAN/NaNO3纤维膜中平面锯齿构象含量最多,晶面间距最小,与未掺杂NaNO3的PAN纤维膜相比,此PAN纤维膜压电电压和电流分别提高了40%和174.53%。

基于润湿性梯度设计的单向导水/油多孔材料研究进展

近年来,具有独特的自发性液体运动的单向导水/油材料已成为研究热点。单向导水/油多孔材料是一种可用于雾水收集、油水分离、微流体传输以及功能织物等各种领域的新型材料。与普通的均匀润湿性多孔材料相比,具有单向液体传输特性的三维多孔材料通过表面和厚度方向的润湿性梯度精确设计,可以提供驱动力,促进液体的定向输送,提高液体传输效率,且能减少能源消耗。本文主要从化学梯度的调控、粗糙度梯度的构造、孔径梯度的设计这三种思路出发,按八种不同制备方法详细介绍了基于润湿性梯度的单向导水/油多孔材料的制备、输送液体的类型以及单向传输特性,同时概述了单向导水/油多孔材料在吸湿排汗纺织品、雾收集、油水分离等方面的实际应用,并提出了单向导水/油多孔材料在设计和使用方面所面临的挑战和未来发展前景。

蛋白质压电材料的研究进展

近年来,压电材料的压电效应在实现环境机械能的有效利用方面展现出优异的实际应用前景,得到了研究者的广泛关注。与传统的压电材料相比,蛋白质压电材料是一种生物材料,具有良好的生物相容性、生物降解性和机械耐用性,在生物医疗和组织工程等领域显示出独特的研究价值和广阔的应用前景。然而蛋白质压电材料的压电机理和应用领域并未得到充分探索,值得深入研究。本文主要介绍了三种蛋白质压电材料(角蛋白、胶原蛋白和丝素蛋白)的压电机理、压电器件的制备及其在压电纳米发电机、生物传感器及超声换能等方面的应用研究成果,并对蛋白质压电材料所面临的挑战和未来应用前景进行了分析,为蛋白质压电材料的研究和应用提供了参考。

角蛋白/聚乙烯醇复合膜对铜离子的吸附性能

为了提高羊毛的溶解率和角蛋白的提取率,采用三羧基乙基磷溶液法提取羊毛中的角蛋白。通过简单常用的制膜技术将角蛋白与聚乙烯醇(PVA)合成出一种对铜离子具有吸附性能的角蛋白/PVA复合膜,并探讨了角蛋白/PVA复合膜对重金属铜离子的吸附行为。结果表明:角蛋白/PVA复合膜对铜离子具有吸附性能,角蛋白/PVA复合膜与铜离子接触后发生静电络合反应,使得铜离子粘附在其表层;影响角蛋白/PVA复合膜对铜离子吸附性能的因素与其孔隙率无关,而与角蛋白含量密切相关,角蛋白含量越高其对铜离子的吸附性能越好。