热拉式多材料纤维光电子技术研究进展与展望

随着纺织工程和材料科学的快速发展,智能纤维与织物以其柔软、轻便、透气等优势成为可穿戴设备的首选载体。热拉式多材料光电子纤维有望通过热拉制工艺发展为具有多参量感知、温度调控、信息交互等功能的智能纤维。为使热拉式多材料光电子纤维可更好地服务于纺织行业,重点讨论了热拉式多材料纤维光电子技术的研究进展,总结了热拉纤维内微纳结构的调控机制,阐述了热拉式多材料纤维在传感、能源、生物、医疗等场景中的应用,并展望了热拉式多材料纤维光电子技术未来在材料选择及研发、纤维结构调控、纺织加工、多功能集成、人工智能5个方面的研究趋势。最后指出：热拉式多材料光电子纤维未来将从单一功能向多功能、力学性能改善、智能计算等方向发展,以便更好地与传统纺织加工技术结合,进一步提升织物的功能性、穿戴舒适性、场景普适性。     

吸附-过滤双功能复合微纳纤维的制备及性能研究

通过静电纺丝技术在活性碳纤维表面形成一层纳米孔道结构膜,制备具有吸附和过滤双功能的复合微纳纤维。测试结果表明:该纤维不仅具有活性碳纤维强的吸附能力,对常见挥发性有机污染物的吸附饱和量最高可达295.5mg/g;且静电纺丝所形成的纳米孔道结构能够有效过滤大气细颗粒物,可完全过滤0.5~10μm的颗粒物。此外,测试结果还表明,该复合微纳纤维还具有较好的透气和透湿性。并考察了静电纺丝时间对复合微纳纤维透气和透湿性的影响。     

磁场诱导结构生色海藻酸钙纤维的快速制备及其性能

为制备颜色饱和度高、力学性能优良的结构生色海藻酸钙纤维,首先以溶剂热法制备了磁性微球,然后将其分散至聚乙二醇二丙烯酸酯中,使磁性微球在磁场下自组装,在海藻酸钙纤维表面构筑结构色涂层,分析了影响结构生色海藻酸钙纤维显色性能和力学性能的因素。结果表明:当磁性微球的粒径分别为125、145、190 nm时,其在海藻酸钙纤维表面固化后得到了蓝色、绿色和红色的结构色,磁性微球结构色涂层可对海藻酸钙纤维进行较好地包覆,其主要成分为立方相Fe₃O₄,可使纤维的断裂强力由纯海藻酸钙纤维的78 cN分别增加到158、162、169 cN,断裂伸长率也得到了显著提高。     

珍珠粉基/PAN微纳纤维膜的制备及抗紫外性能测试

以不同质量分数的高分子聚合物聚丙烯腈(PAN)的浓溶液和加有不同质量分数的纳米珍珠粉的PAN稀溶液为原料,采用静电纺丝法制备了珍珠粉基/PAN微纳纤维膜。用扫描电镜观察了珍珠粉基/PAN微纳纤维膜的形态结构。采用防紫外线透过及防晒保护测试仪测试了珍珠粉基/PAN微纳纤维膜的抗紫外性能。     

静电纺丝制备多孔三维网络结构柔性可拉伸应变传感器

正杭师大材料与化学化工学院朱雨田教授团队通过静电纺丝与超声负载相结合的方法,构筑了具有多孔三维网络结构和微裂纹结构的柔性可拉伸应变传感材料,相关研究成果发表在《Journal of Materials Chemistry A》上。研究人员利用静电纺丝技术制备了具有多孔三维网络结构的聚氨酯纤维膜,然后通过超声负载方法,在其表面包覆带有微裂纹结构的碳纳米管导电层,最后经裁剪、组装电极制备出了碳纳米管包覆的聚氨酯纤维膜柔性可拉伸应变传感材料。该制备方法简单,成本低,易于大规模生产。     

基于溶胶-凝胶技术的毛/涤织物疏水改性研究

超疏水织物因其广阔的应用前景,深受人们的关注。文章以毛/涤织物为基材,探索不同粒径尺度溶胶整理毛/涤织物构造有效微-纳米复合结构的改性方法;并利用扫描电镜、红外光谱、热分析仪和视频接触角测量仪对改性织物的结构和性能进行表征和分析。结果表明:通过控制溶胶-凝胶工艺,可成功制备几十纳米至几百纳米不同粒径的纳米颗粒,将不同尺度纳米硅球原位结合到纤维表面,能够在纤维表面构造有效的微-纳米多级复合结构;再使用含疏水性长链的硅烷对粗糙表面进行改性,可开发具有超疏水特性的毛/涤织物。     

微纤化纤维的制备及其应用的研究进展

介绍了微纤化纤维（MFC）的制备方法、表面改性、特性及其应用,讨论了原料种类和纤维中纤维素、半纤维素、木素三大化学组分对木质纤维微纤化的影响,阐述了不同的预处理工艺对制备MFC的促进作用。     

结构色在纺织领域中的应用研究进展

结构色是一种由光与微纳结构相互作用而形成的颜色,因高亮度、不褪色和无污染的特性而引起关注,并成为一种有前景的纺织着色候选技术。文章简要介绍了结构色产生的各种机理,重点归纳了纺织品结构色着色的最新技术方法,包括利用单层或多层薄膜和三维微纳光子结构等产生结构色的纤维和织物,最后还对结构色纤维、面料的制备技术进行了展望。     

氮化硅纤维的聚硅氮烷氧热交联法制备及其性能

为探究聚硅氮烷(PSZ)纤维氧热交联不熔化处理最佳工艺和氧热交联对PSZ纤维及氮化硅(Si₃N₄)纤维组成与结构的影响,以甲基二氯硅烷和二甲基二氯硅烷为原料,通过氨解、热聚合、熔融纺丝、氧热交联及裂解等工艺制备了Si₃N₄纤维。借助傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对样品的结构和性能进行测试与分析。结果表明:PSZ纤维在120 ℃保温12 h进行氧热交联后,其陶瓷产率较未处理纤维提升了约10.2％,最后在1 400 ℃保温2 h裂解可得到表面光滑平坦、无沟槽裂纹等缺陷的Si₃N₄纤维;将Si₃N₄纤维继续在空气气氛下于1 500 ℃氧化处理2 h,可在纤维表面氧化形成一层SiO₂,是典型的皮芯结构纤维。     

TLCP/PPS 原位成纤共混纤维的非等温结晶动力学

 通过熔融纺丝法制备热致性液晶（TLCP）/聚苯硫醚（PPS）原位成纤共混纤维,TLCP微纤的形成将有效增强PPS基体的力学性能,并能优化纺丝工艺。考虑到实际纺丝过程是一个非等温结晶过程,因而首先研究了共混纤维的非等温结晶动力学行为。采用差示扫描量热仪（DSC）,通过非等温结晶方法研究了TLCP微纤对PPS基体结晶行为的影响,并用Jeziorny模型描述了非等温动力学。研究表明,TLCP/PPS原位成纤共混纤维的非等温结晶动力学过程能够使用Jeziorny模型来描述。在共混过程中,TLCP微纤结构起到异向成核的作用,提高结晶速率和结晶温度,降低半结晶时间。此外,采用扫描电镜（SEM）观察了挤出共混物表面形貌及共混纤维的TLCP微纤结构。     

拉细羊毛Lanasol CE微悬浮体染色

采用Lanasol系列活性染料对拉细羊毛毛条染色,比较了微悬浮体染色工艺与传统染色工艺对拉细羊毛染色性能及纤维损伤程度的影响.结果表明,在保证色牢度的前提下,微悬浮体染色工艺不仅缩短了染色时间,提高了染色样品的匀染性和色泽饱满度,还能明显改善染色样品的手感,减小对拉细羊毛纤维的损伤,有利于拉细羊毛纤维的后续加工.     

木材表面疏水涂层的制备及耐久性测试

为使木材涂层表面具备自清洁、防污、耐水的性能,并且提高涂层的耐久性能,使木质材料拥有更高的使用价值,本研究以紫外光固化水性木器涂料为改性对象,以硬脂酸为修饰剂,将纤维素纳米纤维(CNF)和纳米二氧化钛(TiO_2)的配置成疏水复合材料,按照一定比例添加到紫外光固化水性木器涂料中并涂覆到杨木表面,制备出了接触角可达123.3°的涂层表面。采用耐磨性测试、耐老化性测试、耐腐蚀性测试对所制备样品表面进行耐久性测试,结果表明,处理后的样品表面耐久性有所增强,具备一定的抵抗环境介质作用的本领。紫外光固化技术与微纳米粗糙结构的修饰相结合,CNF/TiO_2复合疏水材料在杨木表面构建了一层微纳米粗糙结构,与涂膜表面的-CH_3疏水基团协同作用使得涂层具备疏水性并赋予涂层良好的机械耐久性和抵抗紫外线的能力。     

耐高温型离型基纸的制备及其耐温机理

通过浆内添加无机耐高温助剂和表面多层涂布工艺制备了一种耐高温型离型基纸,研究了施胶剂用量、有机耐高温助剂的用量对耐高温型离型基纸耐温性能的影响;并进行了耐高温型离型基纸的耐温机理分析及其表面结构表征。研究结果证实,在纤维的表面形成了一层耐高温薄膜,当纸页在180℃~200℃下受热时,无机耐高温助剂吸收热量,有机耐高温助剂中的基团如甲基、苯基等发生分解吸收热量,降低纤维表面的温度,防止纤维发生热降解。     

拉细羊毛Lanasol微悬浮体快速染色研究

采用Lanasol系列染料以微悬浮体快速染色技术对拉细羊毛进行染色,比较了传统染色和微悬浮体快速染色工艺Lanasol系列染料对拉细羊毛纤维的染色性能以及染色产品的损伤程度。结果表明,采用微悬浮体快速染色工艺,在保证透染和匀染的前提下,能显著缩短拉细羊毛的染色时间,减少纤维在染色过程中所受的损伤,有利于拉细羊毛的后续加工,也节约了能源,同时微悬浮体快速染色工艺的上染率和固色率也较高,并且染色样品色泽鲜艳,手感良好。     

沙柳微纳纤丝的制备及表征

沙柳具有生长迅速,资源丰富的优点,以其作为原料制备微纳纤丝,能大幅度提高产品附加值,扩大其使用途径。本文以沙柳纤维为原料,用化学法结合酶处理技术,制得了微纳纤丝,并对其进行AFM、红外和XRD分析。     

储水芯用聚酯纤维的制备及性能研究

本文旨在研究以纤维组成和结构对记号笔纤维储水芯性能的影响规律,形成完备的纤维储水芯制备体系,本研究对提高纤维储水芯产品质量有重要意义。采用熔融纺丝法制备了不同纤度和截面的聚酯纤维,并采用卷曲收缩测试仪、DSC、FT-IR、扫描电子显微镜、接触角测量仪等测试手段对纤维结构形貌、表面成分、表面性能进行了表征。研究表明:采用相同后加工工艺制备出的纤维,圆形截面的卷曲收缩率随纤度的增加而降低,异形纤维的卷曲收缩率要略高于同纤度的圆形截面纤维,纤维的结晶度相差不大;圆形聚酯纤维,其截面会因为后加工等工艺,形成不规则的圆形,三角形和十字形纤维表面分别有明显的棱角和沟槽;纤维表面油剂能降低纤维表面与水的接触角,提高纤维表面的亲水性能。     

耐高温纸主要影响因素及耐温机理研究

采用在原纸表面多层涂布有机耐高温助剂和浆内添加无机耐高温助剂的工艺制备了一种耐高温纸,研究了施胶剂用量、有机耐高温助剂的用量对耐高温纸耐温性能的影响,并采用SEM、FT-IR、TG-DSC等现代检测方法对自制耐高温纸表面结构进行表征和耐温机理分析。研究结果证实:在纤维的表面形成了一层耐高温薄膜,当纸页在180～200℃下受热时,无机耐高温助剂吸收热量,有机耐高温助剂中的基团如甲基、苯基等发生分解,吸收热量,降低纤维表面的温度,防止纤维发生热降解。     

由水溶性聚合物制备多功能碳纳米纤维垫

聚合物前驱体成本高、碳化后处理工艺中有机溶剂的应用,以及能源消耗等问题,限制了碳纤维在日常生活中的应用。采用离心力纺丝技术及在酸蒸气中脱水的方法制备非织造纳米纤维垫,并采用低温碳化工艺(t800℃)制备多功能碳纳米纤维。这种方法可以制备微孔与中孔的多孔非织造碳纤维织物或纱线。纤维的直径可在几百纳米到几微米之间变化。热物理和微观结构表征表明,化学和热处理过程中的碳化形成了石墨。所制备的纤维表现出较高的导电性和比表面积,以及良好的热稳定性、疏水性和亲油性。     

熔体电纺1D/2D/3D有序结构可控成型工艺研究进展

近年来组织工程以及机器人等领域对三维微纳结构的需求日渐增长,利用熔体电纺射流较长的直线段,通过对熔体电纺工艺的改进可以制备有序排列的纤维结构。本文简述了熔体电纺可控成型的原理,介绍了通过熔体电纺不同的工艺方法获得的一维、二维以及三维的有序纤维结构,指出熔体电纺可控成型应对纺丝工艺进行进一步优化,并研究其中的静电排斥机理,从而获得具有更高精度和力学性能的三维微纳结构,拓展其应用领域。     

二氧化钛溶胶-凝胶法制备含氟超疏水棉织物

采用TiO_2溶胶处理棉织物,然后分别使用硬脂酸,1H,1H,2H,2H-全氟十二烷基三氯硅烷,以及两者联合对织物表面进行低表面能处理,制备超疏水棉织物.采用扫描电子显微镜观察织物表面形貌,研究了织物表面的润湿性能,并测试织物的紫外线透过率.结果表明,TiO_2的引入不仅使微米级纤维表面粗糙化,从而获得微纳粗糙结构织物表面,增强织物疏水性能,还可以使织物具有良好的紫外线屏蔽性能.当TiO_2的质量分数为0.8%时,紫外线防护性能达到最佳.