朱美芳院士、俞书宏院士、胡金莲院士等团队发表6篇“纳米纤维”新成果

文摘   2024-12-25 14:31   江苏  

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导 语

本期内容,易丝帮精选了东华大学朱美芳院士、中国科学技术大学俞书宏院士、香港城市大学胡金莲院士、西安交通大学郭保林教授、天津工业大学范杰教授和青岛大学龙云泽教授等团队发表的6篇关于“纳米纤维”最新研究成果。主要介绍了纳米纤维在传感器、超级电容器、伤口敷料、电磁屏蔽材料等方面的研究进展,供大家了解学习。

1、东华大学朱美芳院士团队Adv. Mater. ( IF 27.4 ):液态金属与微纤维互锁,实现高导电、应变稳定的智能纤维


➣挑战:具有高导电性的可拉伸纤维是智能纺织品和可穿戴电子产品的重要组成部分。然而,在聚合物中嵌入固体导电材料在拉伸时显著减少导电途径,导致电导率急剧下降。

➣方法:东华大学朱美芳院士团队潘绍武研究员通过静电纺丝、涂覆、卷绕相结合,开发了一种基于液态金属-微纤维互锁的高导电且超稳定的超结构纤维。

➣创新点1:超结构纤维表现出优异的性能,包括 1.5 × 106 S m−1 的高导电率、高达 629% 的大拉伸性和超稳定的电导率,在 100% 应变下相对电阻变化仅为 16%,远超理论值。

➣创新点2:基于该纤维发展了一种温度可视化的电热纤维,既能实现电加热,又能直观地显示温度分布。还开发了一种全可拉伸显示织物,通过集成纤维传感器,实现了信息交互功能。

https://doi.org/10.1002/adma.202415268


2、中国科学技术大学俞书宏院士Adv. Mater. ( IF 27.4 ):纤维素纳米纤维自支撑的0D、1D和2D结构电容性纳米材料


➣挑战:人们一直致力于提高纤维素纳米纤维(CNF)支撑电极的性能,但电容纳米材料在绝缘CNF基体中的渗透及其与纳米材料维度的相关性仍未得到充分探索。

➣方法:中国科学技术大学俞书宏院士、苏育德研究员团队,将CNF分别加入0D、1D和2D电容性纳米碳制备膜超级电容器电极,研究其维数对膜超级电容器电极的影响。

➣创新点1:通过引入电化学渗透阈值的新定义,确定了0D、1D和2D纳米碳实现有效电化学渗透的阈值重量百分比分别为60.0、14.3%和66.7%。

➣创新点2:增加纳米碳的密度通常会改善电化学渗透效果,但同时会降低机械强度,这两种趋势都高度依赖于纳米碳的维度。

➣创新点3:当体系中活性纳米材料质量百分数处于某一临界值时,比电容发生了至少一个数量级的激增,定义该临界值为电化学渗流阈值。这一定义可以拓展至储能纳米碳材料之外的其他活性材料,以促进基于绝缘体支撑的超级电容器的发展。

https://doi.org/10.1002/adma.202414904


3、香港城市大学胡金莲院士Adv. Healthcare Mater. ( IF 10.0 ):柔性、可穿戴仿生皮肤传感器,实现多模式健康管理


➣挑战:仿生皮肤传感器的出现代表了可穿戴健康监测技术领域的重大飞跃。现有的仿生皮肤技术面临着一些限制,包括复杂和昂贵的制造工艺,低穿着舒适性,以及实现舒适的实时健康监测的挑战。

➣方法:香港城市大学胡金莲院士团队通过引入一种新的低成本和易于操作的热转印制造工艺开发了一种仿生皮肤。该方法特别适用于仿生皮肤应用所需的小规模批量生产。

➣创新点1:创新的双层单向水分输送纳米膜融入仿生皮肤,具有高延伸性和透气性。这一功能增强了皮肤吸收汗水的能力,从而方便舒适的实时健康监测。

➣创新点2:该系统中嵌入了专门设计的仿生皮肤传感器,可以监测汗液中的各种生物标志物,包括葡萄糖、乳酸、尿酸、pH值、温度和皮肤阻抗。

➣创新点3:当与CARE(实时参与的连续分析物监测)系统结合使用时,它可以实现实时数据传输和处理,提供一种既舒适又可靠的全面健康监测方法。

https://doi.org/10.1002/adhm.202403780


4、西安交通大学郭保林教授Adv. Fiber Mater. ( IF 17.2 ):一种便携式、可喷涂、高延展性、弹性和疏水性抗菌纤维伤口敷料


➣挑战:传统伤口敷料缺乏对皮肤的适应性,抗渗漏性能不足,无法提供有效的物理保护。

➣方法:西安交通大学郭保林教授和国家纳米科学中心张忠教授合作,采用溶液吹纺法制备了氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物与Ag或TiO2纳米颗粒的原位杂化物,用于伤口敷料。

➣创新点1:SEBS聚合物在高速气流的驱动下,通过溶剂的快速蒸发,在皮肤表面形成紧密贴合的纤维膜。这种纤维膜具有最佳的疏水性、透气性、延展性和柔韧性,与人体皮肤完美贴合,以确保有效的物理保护。

➣创新点2:与商业化Tegaderm™膜相比,对MRSA感染伤口愈合的评估显示,SEBS纤维膜有效减少感染,加速伤口愈合,增强胶原沉积,抑制炎症相关细胞因子的表达,提高血管生成相关细胞因子的表达,从而显著促进感染伤口。

https://doi.org/10.1007/s42765-024-00500-x


5、天津工业大学范杰教授等人Nano-Micro Lett.( IF 31.6 ):具有优异电磁干扰屏蔽性能、低热导率和极低放热量的复合气凝胶


➣背景:随着通信技术和高频电子设备的快速发展,对更先进的电磁干扰(EMI)屏蔽材料的需求日益增加。

➣方法:天津工业大学范杰教授团队和南方科技大学王湘麟讲席教授、陈柔羲副教授团队合作,开发了一种具有优异电磁干扰屏蔽、阻燃和隔热性能的多功能碳纳米纤维(CNFs)/聚苯胺(PANI)气凝胶。

➣创新点1:采用静电纺高强纳米碳纤维作为气凝胶支架,通过种子聚合实现了聚苯胺在气凝胶中的高负载,形成核壳结构纤维,同时将纤维连接成稳定的导电网络。

➣创新点2:将碳基材料与聚苯胺等导电聚合物相结合可显著提高屏蔽性能,实现高达 84.5 dB 的电磁干扰屏蔽效率和大于 791.2 dB cm3 g-1 的 SE d-1 值。阻燃性可将 PHRR 降低 65.8%,并且导热系数低至 0.104 W m-1 K-1

https://doi.org/10.1007/s40820-024-01583-2


6、青岛大学龙云泽教授等人Adv. Fiber Mater.( IF 17.2 ):湿法静电纺丝的进展


➣背景:传统的静电纺丝是一种干法工艺,具有固体收集器,对纤维形态和结构的控制有限。湿法静电纺丝用液体凝固浴取代了传统的固体接收器,可以生产出具有多孔、弯曲和加捻结构的纤维。 

➣主要内容:青岛大学郑杰教授、龙云泽教授、东华大学陈志钢教授合作发表综述,介绍了湿法静电纺丝技术的基本原理,装置的改进与演化,以及在制备丰富形貌纳米纤维方面的潜力。最后,从不同应用领域总结了湿法静电纺丝的研究进展和发展前景。

https://doi.org/10.1007/s42765-024-00493-7





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