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[转载]易丝帮盘点:ACS Nano期刊近期电纺纤维进展精选

已有 509 次阅读 2019-7-9 15:12 |系统分类:科普集锦| 静电纺丝 |文章来源:转载

易丝帮小编从2019年3-6月ACS Nano期刊论文中精选部分有代表性的静电纺丝领域研究成果,以供大家交流学习。

北京大学段小洁教授等人:静电纺构建透气无刺激的透明水凝胶隐形眼镜

  水凝胶电子器件的柔软性和可拉伸性使其佩戴更加舒,其高孔隙度和水化水平促进电荷、离子和分子的运输,这对于需要保持水分和透气性的应用是至关重要的。隐形眼镜上的电子器件最近引起了科学界的广泛关注。北京大学段小洁教授等人以金属涂层纳米纤维网为电子导体,以工业水凝胶隐形眼镜为基片的基于隐形眼镜的眼界面器件的设计。以金属纳米为电极,对聚(3,4-乙二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PSS)进行了原位电化学沉积,以改善金属纳米与水合水凝胶隐形眼镜基体的附着力(图1)。该水凝胶隐形眼镜装置具有良好的透气性、润湿性和水化程度,并具有良好的光学透明性、机械顺应性。

Shiyuan Wei,Rongkang Yin,et al. Gas-Permeable, Irritation-Free, Transparent Hydrogel Contact Lens Devices with Metal-Coated Nanofiber Mesh for Eye Interfacing. ACS Nano 2019

论文链接:http://www.espun.cn/news/detail-850.html

陕科大马忠雷副教授和西工大顾军渭教授:基于高强耐热芳纶纳米纤维的快速响应高温柔性电热膜

  以聚合物为柔性基体,以石墨烯、碳纳米管和银纳米线等为高导电功能填料制备柔性透明电热膜成为最近的研究热点。然而,目前柔性电热膜通常以热稳定性和力学性能较低的聚合物为基体,所得电热膜电阻较大,因此存在驱动电压高、发热温度低(通常低于100℃)和力学性能差等缺点,难以满足航空航天、军事工程等高性能加热系统中的应用。陕科大马忠雷副教授和西工大顾军渭教授采用简便高效的两步真空辅助抽滤(TVAF)-热压成型法,设计开发了一种基于高强耐热芳纶纳米纤维(ANFs)和高导电银纳米线(AgNWs)的快速响应高温柔性电热膜。所得ANF/AgNW纳米复合电热膜中,ANFs和AgNWs分别作为高性能基体和高效导电发热层,使电热膜兼具柔性、低电阻、高发热温度和快速热响应等特性。为柔性、高性能电热膜的设计开发提供了一种简便高效的方法,所得柔性高性能电热膜在可穿戴设备、人工智能和高性能加热设备等新兴领域具有良好的应用潜力。

Zhonglei Ma,Songlei Kang,et al. High-Performance and Rapid-Response Electrical Heaters Based on Ultraflexible, Heat-Resistant, and Mechanically Strong Aramid Nanofiber/Ag Nanowire Nanocomposite Papers. ACS Nano 2019

论文链接:http://www.espun.cn/news/detail-844.html

陕西科技大学张美云教授:省时高效制备芳纶纳米纤维研究获进展

  利用宏观PPTA纤维通过去质子化法制备ANFs自2011年被报道以来,ANFs制备周期长(7天)、反应浓度低(0.2%)、反应效率低等问题仍然困扰着其规模化应用与发展。陕西科技大学张美云教授团队报道了利用原纤化/超声/质子供体耦合去质子化法制备ANFs,使得ANFs制备周期从传统的7天缩短至4 h,制备的ANFs具有小的直径及尺度分布(10.7 ±1.0 nm),同时也探究了高浓度ANFs的制备,在12 h内即可制得4.0%的高浓ANFs,成膜具有优异的机械性能与热稳定性。本研究提出的ANFs高效制备方法工艺简单、性能优异,有望进一步推动其规模化生产与产业化应用。

  Bin Yang,Lin Wang,et al. Timesaving, High-Efficiency Approaches To Fabricate Aramid Nanofibers. ACS Nano 2019

论文链接:http://www.polymer.cn/sci/kjxw15708.html

武汉大学李祖兵教授&邓红兵团队:同轴静电纺结合层层自组装构建核壳纳米纤维用于促进骨再生

  骨形态发生蛋白2 (BMP2)和结缔组织生长因子(CTGF)由成骨细胞分泌,在骨折部位表达。BMP2促进成骨细胞形成和新骨形成,已被广泛用作治疗骨骼疾病的生长因子。武汉大学李祖兵教授团队和邓红兵团队合作将BMP2加入8%的水性聚乙烯醇(PVA)溶液中,采用同轴静电纺丝法制备了核-壳SF/PCL/PVA复合纳米纤维垫,将骨形态发生蛋白2 (BMP2)植入纳米纤维的核内,接着,通过层层自组装技术将CTGF固定在纳米纤维垫的表面。研究证实该系统可以实现BMP2的持续释放和CTGF的快速释放。体内外实验表明该双药物释放系统对骨组织恢复具有很好的改善作用。与单一的BMP2释放系统相比,其骨再生能力可以提高43%。

Gu Cheng, Chengcheng Yin,et al.Controlled Co-delivery of Growth Factors through Layer-by-Layer Assembly of Core–Shell Nanofibers for Improving Bone Regeneration. ACS Nano 2019

论文链接:http://www.espun.cn/news/detail-845.html

东京大学Takao Someya:高度耐用的纳米纤维增强弹性导体用于贴身式可穿戴设备

  柔性和可拉伸电极是贴身可穿戴设备的基本组件,可为保健、医疗和人机界面等应用提供舒适、准确的生理监测和物理传感。金属-弹性纤维纳米复合材料能够通过金属纳米/微米填料的导电和渗透网络获得高导电性和可拉伸性。但由于其较差的循环稳定性和长期耐久性,在实际应用中仍受到限制。东京大学Takao Someya团队制备了一种高度耐用的纳米纤维增强金属弹性体复合材料,它由(i)金属填料、(ii)弹性粘结剂基体和(iii)电纺聚偏氟乙烯纳米纤维组成,用于提高循环稳定性和导电性。嵌入聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维具有增强纤维的作用,增强了材料的韧性,抑制了裂纹的扩展。利用高导电性、耐用的弹性导体作为传感电极和导线,研制了一种贴身式多模态生理传感服。在没有显著降低信号质量的情况下,成功地演示了对举重运动过程中心电图、肌电图和运动的连续长期监测。

Hanbit Jin, Md Osman, et al. Highly Durable Nanofiber-Reinforced Elastic Conductors for Skin-Tight Electronic Textiles. ACS Nano 2019

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b02297

中科大余彦教授:静电纺氮掺杂自支撑碳纳米纤维包覆SeS2构建高性能K-SeS2电池

  合理设计SeS2/C复合材料的纳米结构可以提高锂离子和钠离子的存储性能。中国科学技术大学余彦教授团队通过静电纺将SeS2包覆在高含氮量自支撑多孔碳纳米纤维膜(SeS2@NCNFs)中构筑了一种K-SeS2电池,该电池表现出优异的长周期循环性能和高能量密度。作为K-SeS2电池的正极材料,电流密度为0.05A g-1经过150次循环后,SeS2@NCNFs展现出703 mA h g-1的可逆容量。在更高电流密度0.5A g-1下经过1000次循环后,具有417 mA h g-1的可逆容量,且库伦效率约为100%,并表现出较高的能量密度( 在 0.05 A g-1时为533 Wh Kg-1)。因此,本研究为构建稳定的混合SeS2基质材料,实现高性能K-SeS2电池提供了一个有效可行的途径。

Yu Yao, Rui Xu, et al. Encapsulation of SeS2 into Nitrogen-Doped Free-Standing Carbon Nanofiber Film Enabling Long Cycle Life and High Energy Density K-SeS2 Battery. ACS Nano 2019

论文链接:http://www.espun.cn/news/detail-771.html

北航赵勇教授团队:在Janus互穿界面结构复合膜用于高液压比液体单向透过方面取得进展

  各向异性界面往往赋予材料新奇的物理化学性质,自然界中许多生物表面具有各向异性界面性质可以实现液体智能运输。北京航空航天大学赵勇教授课题组通过设计具有微观互穿结构的Janus亲/疏异质复合膜,实现了优异的液体单方向透过性能;从理论和实验上证明了液体在Janus膜材料上的单向透过性能不仅与膜两侧的浸润性差异有关,而且与材料在亲/疏界面的微观互穿结构有关。作者制备了由疏液纳米纤维与超亲液氧化物纳米针Janus复合膜,纳米针与纤维膜在界面处可以形成互穿结构。该工作不但实现了高液压比液体单向透过,而且适用于从极性到非极性的不同表面张力液体体系。这种Jauns复合膜的单向透过性质可以实现液体的可控方向性透过。

Lanlan Hou, Nv Wang, et al.Interpenetrating Janus Membrane for High Rectification Ratio Liquid Unidirectional Penetration. ACS Nano 2019

论文链接:http://www.espun.cn/news/detail-758.html

链接地址:http://www.espun.cn/news/detail-861.html

文章来源:易丝帮



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