喷丝速率对连续水浴静电纺纳米纤维包芯纱结构与性能的影响

为实现工艺参数对纳米纤维包芯纱的结构调控，采用连续水浴静电纺丝的方法，以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维为芯纱，聚酰胺6(PA6)纳米纤维为包覆层，制备兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。对PET/PA6纳米纤维包芯纱的形态、晶体结构和力学性能进行分析与表征。结果表明：纳米纤维包芯纱具有良好的皮芯结构；PA6包覆层的纳米纤维直径为66～80 nm,其孔隙率随喷丝速率的提高而下降，结晶度在19%～24.15%范围内，且随喷丝速率的提高而减小；PA6纳米纤维包覆层的断裂强度和断裂伸长率随喷丝速率的增大而降低，其断裂强度降为常规PA6纤维的1/5;纳米纤维包芯纱保持了芯纱的强力与断裂伸长率等力学性能。     

基于水浴静电纺的芳纶/PA6纳米纤维包芯纱制备与表征

针对单一纳米纤维纱力学性能较差、进一步后加工困难、应用受限等问题,本文采用静电纺丝法在水浴表面收集纳米纤维,制备以芳纶1414(PPTA)长丝为芯层、聚酰胺6(PA6)纳米纤维为皮层的PPTA/PA6纳米纤维包芯纱,并分析了纳米纤维包芯纱和外层纳米纤维包覆层的结构与性能.结果表明:纳米纤维均匀地包覆在芯纱外层,纳米纤维...     

嵌入银纳米线的织物型应变传感器的制备与性能

利用共轭静电纺丝技术一步制得嵌入银纳米线(AgNWs)的可拉伸纳米纤维包芯纱。将两根包芯纱十字交叉放置，在接触点处构建形成织物型应变传感器。结果表明：可拉伸的同轴包芯纱结构和嵌入AgNWs导电网络的弹性多孔纳米纤维传感结构使制备的织物型传感器具有高应变灵敏度，灵敏度系数为34.5～934.0,具有较大的应变传感范围(130%)和良好的循环稳定性，并可贴附在人体关节处用于运动监测。     

纳米纤维包芯纱的制备与表征

提出了一种制备连续的聚偏氟乙烯(PVDF)/粘胶纳米纤维包芯纱的方法——多针头静电纺。通过多针头静电纺原理集聚纳米纤维,用旋转的金属喇叭对纳米纤维进行加捻并包覆在芯纱表面。研究了纳米纤维包芯纱的形貌、疏水性能和力学性能。结果显示,PVDF纳米纤维在芯纱表面包覆比较均匀,且包覆在芯纱表面的纤维有较好的取向和均匀的捻回分布。PVDF纳米纤维包芯纱的力学性能较芯纱显著提高,断裂强度达到68.89 Mpa,伸长率26.51%,且具有良好的疏水性,表面接触角达到150°。     

纳米级聚砜酰胺包芯纱的阻燃效果研究

探讨新型结构的聚砜酰胺纤维的阻燃性能。采用静电纺丝装置制备了分别以涤纶、维纶、聚砜酰胺为芯纱、聚砜酰胺纳米级纤维为外包纤维的包芯纱,并测试了所制得各纱线的线密度和强力及所织成织物的阻燃性。结果表明:聚砜酰胺纳米级纤维的存在提高了织物的阻燃性能;聚砜酰胺纳米级纤维包覆后,纱线断裂强力略有提高。认为:包芯纱兼顾了二元纤维的优点,充分利用芯纱良好力学性能的同时发挥了聚砜酰胺纤维的耐高温阻燃性能。     

涤纶/聚酰胺6纳米纤维包覆纱的连续制备及其应用

为制备兼具力学性能和导电性能的氨敏传感器基体材料,采用一种水浴静电纺丝法连续制备涤纶工业丝为芯,聚酰胺6纳米纤维为皮层的纳米纤维包覆纱(NCY),并采用原位聚合法对其进行导电处理,制备表面负载聚吡咯的导电纳米纤维包覆纱(NCY/PPy),借助扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对NCY和NCY/PPy进行表面形貌和化学结构分析,同时研究了NCY/PPy的导电性能、力学性能、氨敏性能。结果表明,NCY具有超高的比表面积;经导电处理后,负载的聚吡咯未堵塞纤维之间的空隙,纳米纤维包覆层仍保持多孔网状结构,当吡哜浓度为0.07 mol/L 时,NCY/PPy的电导率达7.19×10^-2 S/cm;高比表面积的纳米结构导电层,有利于提高气敏传感器对氨气的敏感性。     

石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线的制备及性能北大核心

为制备高灵敏的柔性纱线型压力传感器,利用共轭静电纺纱和静电喷雾技术一步制备出嵌入氧化石墨烯(GO)片和聚苯乙烯(PS)微球的纳米纤维传感纱线,进一步结合化学还原工艺得到石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线,并组装成纱线型压力传感器。试验表征了传感纱线的形貌、力学性能和导电性能,并测试了传感器的压力传感性能和应用性能。结果表明:该传感器具有良好的柔性和可拉伸性,在0.01~0.05 N、0.05~0.50 N和0.50~2.00 N三个压力范围内的灵敏度分别为32.51 N^(-1)、16.485 N^(-1)和2.712 N^(-1),具有良好的压力响应循环稳定性和可靠性,可应用于监测呼气、手指运动等信号和摩斯电码,在智能纺织品、健康监测、人工智能等领域具有广阔的应用前景。     

静电纺纳米纤维包芯纱的成形方法及其应用进展

常规的静电纺丝纳米纤维膜因具有超细直径、超高比表面积、超高孔隙率等优点而得到广泛应用,但一维膜结构纳米纤维集合体的力学性能不能满足纺织生产要求。据此提出在传统纱线表面包覆纳米纤维制备纳米纤维包芯纱,其兼具传统纱线的力学性能和纳米纤维的优良性能,可用于开发制备功能性纺织品。介绍了静电纺纳米纤维包芯纱的成形方法,包括机械集聚、水浴法加捻、气流辅助,分析了这些方法的原理及特点,为纳米纤维包芯纱的制备提供了理论基础。介绍了静电纺纳米纤维包芯纱在柔性传感器、能量储存、生物医疗领域的应用现状,对纳米纤维包芯纱的研究与应用具有借鉴意义。     

静电纺纳米纤维柔性应变传感器的研究现状

为系统分析静电纺纳米纤维应变传感器的设计方法和材料种类对传感性能的影响,进一步明晰其传感机制,综述了碳纳米纤维、聚偏二氟乙烯和聚氨酯纳米纤维基柔性应变传感器的制备方法,比较了这些传感器的敏感系数、应变范围及稳定性等的优势与缺陷,介绍了静电纺纳米纤维材料应变传感器在人体运动、生命健康监测等领域的研究现状和发展趋势。最后提出传感器基体的应变能力及恢复性对其应变范围及稳定性具有决定性影响,其基体形成的导电网络结构在应变过程中易发生结构损伤,且初始电阻越小,基体及导电网络的有效应变范围越大,传感器的性能越好,认为未来开发具有高应变范围、灵敏性及稳定性的静电纺纳米纤维基应变传感器将是一个重要发展方向。     

双针头连续水浴静电纺的电场模拟及其纳米纤维包芯纱结构

为研究电场变化对皮芯结构纳米纤维包芯纱结构的影响，通过双针头连续水浴静电纺丝法制备了以涤纶长丝为芯纱，锦纶纳米纤维为包覆层，兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布，探究了2个针头针尖间距对电场分布及纳米纤维包芯纱结构的影响。结果表明：静电纺丝最大电场强度出现在针尖处，随着针尖间距的增大，电场强度峰值呈现先增大后减小再增大的趋势；当针尖间距为20 mm时，纳米纤维间的黏结较多；随着针尖间距的增大，纳米纤维的形貌更加均匀光滑，其直径呈减小趋势，在针尖间距为80 mm时达到最小值(74.43±10.79) nm;当针尖间距从20 mm增加到60 mm时，纳米纤维包芯纱的孔隙率从20.27%提高到44.08%。     

静电纺聚酰胺6纳米纤维纱的形态和力学性能

利用自制的改进型静电纺丝装置,以质量百分数为22%的聚酰胺6/甲酸溶液为纺丝液,制备了由定向排列的聚酰胺6纳米级纤维构成的连续长丝纱,分析了纺丝高度和卷绕速度对纤维形态和直径、纱线直径以及力学性能的影响。研究发现：随着纺丝高度的增加,纤维的定向排列程度提高、直径减小;纱线的直径先减小后增加;断裂应力先增加后减小。随着卷绕速度的增加,纤维的定向排列程度有显著的提高;纤维和纱线的直径都减小;而断裂应力则呈上升的趋势。卷绕速度对纤维及纱线的影响效果强于纺丝高度。     

基于绿色溶剂的聚酰胺纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

为避免在聚酰胺纳米纤维过滤材料制备和使用过程中甲酸等溶剂对人体和环境的潜在危害,采用乙醇(溶剂)和水(非溶剂)通过静电纺丝技术制备了绿色溶剂型聚酰胺纳米纤维膜,分析了纺丝液中乙醇与水的质量比对溶液性质和纤维成形的影响,研究了纳米纤维膜本体结构与空气过滤性能之间的关系。结果表明：在聚酰胺/乙醇溶液体系中加入适量的水能减小纤维直径,但过量的水又会使纤维直径增大,当溶剂中乙醇与水质量比为9：1时,聚酰胺纤维最细,平均直径为332 nm;该聚酰胺纳米纤维膜具有小孔径(0.7μm左右)、高孔隙率(84%)的孔结构,对最易穿透粒径颗粒物PM_0.3具有较好的过滤性能,过滤效率为99.02%,阻力压降为158 Pa,品质因子为0.029 3 Pa^-1。     

轻薄型取向碳纳米纤维膜的应变传感性能

为实现对人体运动及生理信息的监测,利用静电纺丝法制备轻薄型取向碳纳米纤维膜(CNFM),并以此开发柔性应变传感器。重点分析了碳纳米纤维膜的结构及性能,讨论了CNFM的厚度、宽度及碳纳米纤维(CNF)的取向对传感性能的影响。结果表明:聚丙烯腈/石墨烯复合纳米纤维的取向度及CNFM的透光率可分别达到61.3%和48%;当牵伸方向平行于CNF的取向时,传感器的应变范围随CNF取向度的增加先减小后增大,随CNFM厚度及宽度的增加逐渐增加;当牵伸方向垂直于CNF的取向方向时,传感器的应变范围显著提高,但其敏感系数降低。该超薄透明型柔性应变传感器可贴附于皮肤表面,检测人体关节及心率、声带振动等运动与生理信息,也可应用于智能服装及微小形变监测等领域。     

基于纳米纤维包芯纱的压力传感器的制备及性能表征

利用化学镀镍法制备一种柔性的导电棉纱电极,通过静电纺丝技术将纳米纤维包覆在镀镍棉纱表面作为介电层,设计得到了一种基于PU纳米纤维包芯纱的柔性电容式压力传感器。利用扫描电子显微镜对纳米纤维以及棉纤维的形貌进行表征,并通过数字源表和LCR电桥仪对纱线以及传感器的性能进行表征。结果表明:镀镍棉纱的电导率随着镀镍时间的延长而增大,当镀镍时间为8 h时,其电导率为25 S/cm,时间超过8 h后,电导率变化不大;镀镍后的棉纱显示出良好的力学性能;另外,基于纳米纤维包芯纱的压力传感器具有良好的传感性能,其灵敏度平均可达到0.375 N。     

皮芯结构微纳米纤维复合纱线的制备及其性能

为探究纺丝液质量分数对皮芯结构微纳米纤维复合纱线结构与性能的影响,利用双针头水浴静电纺丝法连续制备了以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)长丝为芯、外包聚酰胺6(PA6)的皮芯结构微纳米纤维复合纱线,通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和万能材料试验机对其形貌结构、热性能和力学性能等进行测试与表征。结果表明：不同PA6纺丝液质量分数制备的微纳米纤维复合纱线均具有良好的皮芯结构;当PA6纺丝液质量分数从10%提高到20%时,纳米纤维复合纱线的平均直径从(61.99±13.08) nm增加到(150.22±21.53) nm,结晶度由16.28%提高至20.63%;当PA6纺丝液质量分数为20%时复合纱线的结晶度达到了常规PA6纤维的结晶范围,增加纺丝液质量分数一定程度上可提高复合纱线的力学性能。     

聚苯胺涂层经编织物的应变传感性能及其在呼吸监测中的应用

为制备呼吸监测智能服装用针织结构柔性传感器,首先通过等离子体对双经平结构的涤纶经编织物进行预处理,然后利用原位聚合法进行导电处理,分析了导电经编织物的微观结构与导电性能、应变-电阻传感性能,并探讨了其在呼吸监测智能内衣中的应用。结果表明：原位聚合法导电处理可赋予涤纶经编织物良好的导电性能,织物的电阻率较未处理时降低了约11个数量级;导电经编织物具有良好的应变-电阻传感性能,往复拉伸后电阻变化保持稳定,在6%和10%的应变条件下,其敏感因子分别为6和4左右;导电经编织物传感器具备良好的人体呼吸监测能力,不仅能记录呼吸的发生,还可监测呼吸的频率及强度。     

基于长银纳米线的应变传感与电热双功能包芯纱的制备及其性能

针对柔性应变传感器目前存在的灵敏度低、应变范围窄、反复拉伸后性能不稳定、功能单一等问题,采用预拉伸浸渍法以商用弹性包芯纱为柔性基体、水性聚氨酯(WPU)为分散剂和黏合剂、长银纳米线(AgNWs)为导电材料制备了具有应变传感与电热双功能的包芯纱。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、数字万用表、万能试验机、菲力尔热像仪对AgNWs的晶体结构及双功能包芯纱的形貌结构、电学性能、力学性能、电热性能进行表征和分析。结果表明：当弹性包芯纱的预拉伸应变量为30%且AgNWs的负载量为15%时,制备的双功能包芯纱的鞘层棉纤维上形成了致密的AgNWs导电网络;在宽应变范围(0%～70%)内呈现明显的应变传感性能,灵敏度最高可达12.8,反复拉伸后的应变传感和力学性能稳定;在手指的运动监测中,手指发生小幅度和大幅度的弯曲变化,双功能包芯纱均能做出相应的电信号响应,体现了高灵敏度;5 V电压下,静态拉伸范围为0%～50%时,双功能包芯纱的温度变化范围为49.8～65.7℃,体现了优异的电热性能。     

柔性应变传感针织物的研究进展

针织物具有良好的延伸性和弹性,适于制备柔性应变传感器。对近几年国内外电阻式柔性应变传感针织物的研究进行综述,总结针织物柔性传感器的制备材料和方法,包括基于导电金属材料、基于导电高聚物、基于纳米碳材料的传感针织物,并研究分析组织结构对织物传感性能的影响。该研究为应变传感针织物的材料选择和结构设计提供参考。     

柔性全编织摩擦纳米发电织物的制备

为使柔性摩擦纳米发电机更好地贴合人体,且方便制备,将柔性摩擦纳米发电机进行服饰化。通过锥形 编织的方法将锦纶（PA6）与涤纶（PET）缝纫线分别缠绕在镀银的金属长丝表面,形成2 种皮芯结构的复合导电纤 维绳,其中皮层PA6与PET纤维缝纫线作为摩擦层,芯层镀银金属长丝作为电极层,将2 种复合导电纤维绳经机织 制备成柔性自供能织物作为摩擦纳米发电机,收集人体运动机械能并转化为电能,进而为可穿戴设备供电;同时对 该发电织物的表面形貌和输出性能进行表征。结果表明：这种摩擦纳米发电织物的开路电压为20.0 V,短路电流 为1.50 μA,瞬时功率最大为1.6 mW/m² ;该柔性摩擦纳米发电机由缝纫线编织而成,具有很好的柔性、透气性以及水洗性,材料廉价易得,且制备工艺简单。     

静电纺聚酰胺6纳米纤维膜的制备及其性能

为制备功能性的聚酰胺6(PA6)纳米纤维膜,采用静电纺丝技术制备PA6/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混纳米纤维膜,并对纤维膜的表面形貌、力学性能和亲水性能进行表征。结果表明,当PA6纺丝液质量分数为28%,PVP的加入量为0.5 g时,纤维膜的微观形貌较好,制备出的纤维直径为132 nm,断裂强度为9.68 MPa,断裂伸长率为31.89%,亲水角为(32.4±1.2)°。研究了不同纺丝时间对纤维膜空气过滤性能的影响,当纺丝时间为0.5 h时,纤维膜具有较好的过滤性能,过滤效率为99.5%,过滤压降为476 Pa。红外分析结果表明,在PA6中加入PVP,在搅拌的过程中二者均匀融合,PVP小分子填充在PA6大分子中,可使纤维膜的亲水性提高。制得的PA6纳米纤维膜可作为加湿器中的湿膜材料得到应用。