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汇总:近期AFM期刊关于“ 静电纺丝” 重要科研进展

2019-12-18   易丝帮

青岛大学谭业强团队:海藻衍生电纺纳米纤维膜用于超高蛋白吸附


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青岛大学谭业强副教授团队将乙醇的环保型挥发性助溶剂、表面活性剂和载体聚合物加入到98 wt% SA水溶液中。通过流变学性质分析,揭示了乙醇致电纺性增强的机理。


➣以溶菌酶为模型蛋白,合成的SA-NFM吸附容量为1235 mg g−1,远远优于报道的二维膜材料的最大值(710 mg g−1),约为商业膜的20倍。


➣预期这种生物相容性SA-NFM在生物技术、生物制药和生命科学等各个领域都有可能成为高效分离和纯化蛋白质的候选材料。


DOI:10.1002/adfm.201905610


清华大学李宝华教授:超细氮化钛修饰碳纳米纤维网络有效改善锂金属负极稳定性


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清华大学李宝华教授等人开发了一种TiN纳米颗粒修饰的三维CNF网络结构材料,可同时作为锂金属负极的集流体和主体材料,并深入研究了锂在TiN纳米颗粒上的成核行为。


➣TiN与三维CNF结构在高导电网络的协同作用下,实现了锂的均匀沉积。Li更倾向于以低扩散能垒吸附在TiN上,形成可控的成核位点和无枝晶Li。此外,通过动力学分析确定的TiN的伪电容行为有利于Li+超快存储和电荷转移过程。


➣CNF-TiN基锂金属负极的电化学性能得到了显著改善,可以在3mA cm−2电流密度下稳定工作200个周期,并保持较高的电化学性能。


DOI:10.1002/adfm.201903229


东华大学丁彬教授团队:溶胶-凝胶静电纺丝合成柔性BaTiO3 陶瓷纳米纤维膜


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东华大学俞建勇院士及丁彬教授团队采用溶胶-凝胶静电纺丝和低温结晶的工艺技术构建了柔性钛酸钡陶瓷纳米纤维膜。在静电纺丝和煅烧过程中形成凝胶和晶体纳米纤维,研究了与晶体尺寸和晶界密切相关的柔性变形机理。


➣稳定的溶胶体系保证了钛酸四丁酯和Ba2+离子之间充分的纳米级相互作用,形成均匀的三维网络结构。在煅烧过程中,聚合物模板分解,并伴随着晶体成核和转变,以及BTO晶体纳米纤维膜的晶粒生长、融合和致密化。


➣柔性钛酸钡陶瓷纳米纤维晶体膜可有效降低应力集中以降低大变形时的破裂风险,由此设计出压电传感器,在弯曲变形时依然具有较高的灵敏度。


DOI:10.1002/adfm.201907919


忠南国立大学 Junghyo Nah:超薄PVDF-TrFE空气过滤器用于高效过滤PM1.0


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忠南国立大学 Junghyo Nah团队报道了超薄聚[(偏氯乙烯-三氟乙烯)(PVDF-TrFE)纳米纤维空气过滤器过滤PM1.0的性能,并通过铁电耦合和摩擦电耦合效应对其进行了增强。


➣利用PVDF-TrFE的铁电性质,可以在高电场下对纳米纤维滤层的极化域进行准直,使其偶极矩净变化最大。摩擦电负性的PVDF-TrFE滤层也可通过摩擦带电进一步增加其静电表面电位。


➣采用65%透光率的超薄透气性PVDF-TrFE滤光片,极化后PM1.0过滤效率达≈88%以上,经过摩擦生电后,过滤效率进一步提高到≈94%,此外,由于低压降,该过滤器甚至可以在没有单独强制空气循环系统的自然通风条件下使用。


DOI:10.1002/adfm.201903633


天津工业大学程博闻教授、康卫民教授:Li-S电池用电纺纳米纤维材料的研究进展


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天津工业大学程博闻教授、康卫民教授团队发表论文综述了Li-S电池用电纺纳米纤维材料的研究进展,并对Li-S电池用电纺纳米纤维材料的设计提出了建议。


➣综述了电纺纳米材料用Li-S电池正极、隔膜和插层的最新发展及其工作机理,包括其加工方法、结构、形态工程和电化学性能。


➣最后提出尽管静电纺丝技术存在一些挑战,但是随着新领域的发展,有望实现电纺纳米纤维材料的精确结构调控和低成本产业化。


DOI:10.1002/adfm.201905467


Andreas Greiner教授:同轴电纺企鹅绒毛状介孔结构非织造布有效提高过滤效率


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国拜罗伊特大学Andreas Greiner教授团队采用同轴电纺(自上而下法)和三酰胺纤维自组装法(自底向上法)得到了具有企鹅羽毛绒毛状纤维形态和独特性能的介孔纳米纤维基非织造布。


➣用于过滤0.3μm气溶胶粒子时,过滤效率高达99.8%,与电纺聚苯乙烯(过滤效率约为52.6%)相比,该研究制备电纺非织造布的过滤效率得到显著提高。


➣高过滤效率通常需要较高的能源消耗和压降损失。但是,在本研究的过滤试验中观察到,过滤过程中并没有导致压降损失和能量消耗,这主要归因于电纺非织造布的特殊介孔结构,以及较大的BTA纤维密度。


➣利用具有超分子原纤维的电纺支化纤维为构建新型介孔结构非织造布提供了新方法,这种新型非织造布具有独特的形态、性能特征,在过滤、催化和储能等方面具有潜在的应用前景。


DOI:10.1002/adfm.201903166


东华大学俞建勇院士和丁彬教授:具有蓬松双网结构的纳米蛛网/纤维高效低阻空气过滤材料


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东华大学俞建勇院士和丁彬教授团队以高偶极矩聚合物聚丙烯腈为原料,利用新型湿度诱导“静电纺/喷”技术,制备出了直径细、孔径小、孔隙率高且具有蓬松双网结构的纳米蛛网/纤维高效低阻空气过滤材料。


➣借助离子-偶极相互作用提升溶液荷电能力,促进了泰勒锥尖端荷电流体的可控喷射,进而通过调控环境湿度氛围,诱导控制聚合物溶液体系的相分离速度与程度,实现了射流、液滴的同步形变/相变/自组装,获得了具有蓬松双网结构的纳米蛛网/纤维空气过滤材料。


➣该材料可实现对空气中超细颗粒物的高效低阻过滤,其对最易穿透粒径颗粒物 PM0.3 的过滤效率高达 99.99%;同时,可快速净化室内空气 PM2.5 ,且具有长效循环使用性能。


DOI:10.1002/adfm.201904108


特拉维夫大学Shachar Richter:含有原位合成抗菌纳米颗粒的水母基智能伤口敷料装置


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特拉维夫大学Shachar Richter等人使用水母(JF)生物质制备“核-壳”型纳米纤维构建电纺支架。通过对静电纺丝工艺参数的调整,可以很容易地控制其机械性能、形态性能和化学性能。


➣该电纺支架具有良好的生物相容性和生物降解性,适用于生物医学研究。细胞增殖实验表明,该支架能够支持心肌细胞的生长,符合组织工程的要求。


➣在这些纳米纤维中加入了在特定情况下生成的银纳米颗粒,具有优异的抗菌性能。临床前试验证明,纳米纤维垫可有效快速促进对猪伤口愈合。


DOI:10.1002/adfm.201902783


东华大学刘天西教授团队: 静电纺丝构建高兼容性硫化聚丙烯腈电极


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东华大学刘天西教授、王丽娜副教授等人以含有PAN和CNTs的N、N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液为原料,采用静电纺丝技术与热处理相结合的方法,制备了柔性自支撑SPAN/CNT纳米纤维膜,并将其作为锂硫电池的正极材料。


➣研究了其在不同电解液中的稳定性,合理的分子结构,并深入探讨了S在SPAN中的电化学转化机制。


➣交织在一起的网络被热解成SPAN/CNT纳米纤维不仅能加速电荷转移,而且能提供快速的离子传输通道。放电过程中生成的硫化锂纳米薄片的活化作用决定了其充放电容量和倍率性能。容量衰减较少,具有良好的实际应用前景。


DOI:10.1002/adfm.201902929













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