柔性纤维结构超级电容器研究进展

为了提高电源器件与人体高曲率表面的适配性，电源器件突破平板结构的限制，衍生出了柔性纤维结构。柔性纤维超级电容器具有高功率密度、超长循环寿命和柔性舒适等特点有望成为最具前景的柔性可穿戴电源之一。因此，本文主要介绍了碳材料、过渡金属氧化物以及复合材料三种功能材料对柔性纤维超级电容器结构和性能的影响。每种材料凭借自身独特的性质在柔性纤维超级电容器器件中发挥着重要作用，并助力可穿戴电源器件的发展。     

TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维增强复合材料及其功能化研究进展

纤维素和几丁质具有相似的结构，是自然界中储量丰富的两类天然多糖。经2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化修饰制备的纤维素和几丁质纳米纤维，不仅具有多糖类物质的良好亲水性、生物可降解性、生物相容性及丰富的官能团(羟基、羧基、乙酰氨基和氨基等)所带来的特定化学性质，而且还具有纳米纤维的纳米尺寸效应、大比表面积、高表面活性、高结晶度和手性液晶相结构等特点，已成为生物质纳米材料领域的研究重点之一。本文对TEMPO氧化修饰制备天然多糖纳米纤维的方法及剥离机制进行了总结，同时重点综述了TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维在薄膜、凝胶、导电、医用、电磁屏蔽及环境等复合材料的增强和功能升级等方面的研究进展，强调了纤维素和几丁质纳米纤维的官能团及纳米尺寸在复合材料中的增效机制。最后，对天然多糖纳米纤维的发展方向及其在各领域应用的机遇与挑战进行了展望。     

环氧树脂复合材料的固化动力学

将环氧树脂与适量的玻璃纤维混合加工到一起,形成一种含有玻璃纤维特性的环氧树脂复合材料。而且玻璃纤维的加入可以加强环氧树脂复合材料的固化动力学特性,为此提出环氧树脂复合材料的固化动力学特性分析,并对弹性效果以及伸缩抗压的特性变化进行分析。结果表明:当加入玻璃纤维时,环氧树脂复合材料固化动力学特性增强,当玻璃纤维比例达到50%时,其固化动力学特性达到最佳状态。     

多孔SiO2分子巢制备多功能涤纶纤维试验研究

针对传统PET材料不具备抗菌、不耐洗等问题,以煎煮法为基础,以草珊瑚、艾叶和薄荷为原料,制备含植物活性成分的溶液,其具有抗菌、杀菌的作用;以溶胶-凝胶法为多孔材料制备方法,用十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠表面活性剂为模板剂,正硅酸乙酯为有机硅源,氨水为催化剂,乙醇和乙醚为助溶剂,在水-乙醇-乙醚体系中合成多孔二氧化硅微球;然后,多孔二氧化硅微球与提取液混合制备含植物活性成分的多孔二氧化硅分子巢;最后以制备的多孔二氧化硅分子巢与普通的聚酯切片用熔融纺丝工艺进行造粒、纺丝,得到具有抗菌、杀菌和耐洗的多功能涤纶纤维.通过SEM微观观察和力学性能测试、抗菌试验、耐洗性测试,对上述制备的多功能涤纶纤维性能进行验证.结果表明:在模板剂总浓度为0.029 mol·L-1、V醇:V醚=20:20、两种表面活性剂比为4:1时,得到的多孔SiO2微球排列规整;当多孔二氧化硅分子巢掺量(质量分数)在0.5％～1％时,通过熔融共混纺丝得到的新型多功能涤纶纤维力学性能表现最优;当多孔二氧化硅分子巢掺量(质量分数)在1％时,得到的新型多功能涤纶纤维的抗菌性能达到87.9％.而二氧化硅分子巢掺量越高,纤维材料越耐洗.以上结果说明本试验制备涤纶纤维的方案可行.     

基于蜻蜓翅脉结构的连续碳纤维增强树脂基复合材料仿生设计与增材制造

以具有轻质高强优异性能的蜻蜓翅脉结构为设计灵感，在分析翅脉网格结构抗冲击原理的基础上，设计了传统和仿生两类对比结构。采用熔融挤出3D打印机成功制备了具有不同结构的连续碳纤维增强聚乳酸复合材料试样，并对不同结构复合材料试样的拉伸性能和抗冲击性能进行了测试和对比分析。研究分析结果表明：由于拉伸力方向上的连续碳纤维含量相对较少，限制了仿生结构复合材料抗拉强度的提高，但仿生结构的平均抗拉强度为传统结构的1.18倍；当仿生结构复合材料试样受到冲击力时，其内部六边形结构的连接角度会发生变化，从而极大消耗冲击能量，同时具有六边形网格结构的连续碳纤维可以有效阻碍裂纹的扩展，因此仿生结构的平均冲击韧性可以达到传统结构的2.46倍；仿生蜻蜓翅脉结构可以显著提高增材制造复合材料的综合力学性能，且对于抗冲击性能的提高具体突出效果。连续碳纤维增强树脂基复合材料的有效可行的仿生蜻蜓翅脉结构设计和增材制造，可极大扩展其在高冲击载荷领域中的相应应用。     

原纤化天丝纤维纸基复合材料的制备及其电气性能的研究

天丝纤维作为一种可再生纤维,具有多重原纤结构的特点,通过原纤化处理制备的微纳米级别的天丝纤维可广泛应用于超级电容器、电池隔膜等材料领域。本文选取高度原纤化的天丝纤维,探讨了天丝纤维纸基复合材料结构对其介电常数及击穿电压的影响规律。结果表明,天丝纤维纸基复合材料的相对介电常数实测值与按照体积比经验理论公式模拟计算值有较好对应性;采用具有微纳米直径的天丝纤维制备的定量40 g/m~2的电解电容器纸,压光后介电强度可达到18.27 kV/mm;参考复合介质串联电容模型,可根据单层纸参数计算双层天丝纤维纸基复合材料的击穿电压,从而指导双层电容器隔膜的结构配方设计。     

白炭黑或埃洛石填充不同橡胶树品系天然橡胶复合材料的性能研究

分别采用白炭黑或埃洛石填充4种橡胶树品系（72059，PR107,73397和RRIM600）天然橡胶（NR）以制备复合材料，并研究复合材料的各项性能。结果表明：白炭黑或埃洛石填充NR复合材料的硫化特性受橡胶树品系的影响较小；两种填料填充的RRIM600复合材料均表现出最大的溶胀平衡交联密度和最优的物理性能，且50～70 ℃范围内的损耗因子最小，表明RRIM600复合材料的滞后损失最小，RRIM600满足低滚动阻力轮胎的用胶要求，而72059复合材料的相应性能较差；白炭黑填充72059复合材料的热稳定性最优，埃洛石填充各橡胶树品系NR复合材料的热稳定性差异不明显；PR107复合材料和73397复合材料的综合性能居中。