包缠复合纱摩擦纳米发电机的制备及其电学性能

为制备基于涤/棉与导电锦纶长丝包缠复合纱的摩擦纳米发电机,以涤/棉混纺纱为皮层,导电锦纶长丝为芯层,通过空芯锭花式加捻技术,将涤/棉混纺纱均匀包缠在导电锦纶长丝上,得到基于复合纱的摩擦纳米发电机.通过研究基于包缠复合纱的摩擦纳米发电机的电量输出性能,结果表明:该摩擦纳米发电机具有优异的电学能量输出性能,其电量输出值随着...     

基于纳米纤维柔性摩擦发电机的制备

采用静电纺丝技术分别制备尼龙(PA66)纳米纤维、聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜作为摩擦发电的正极、负极材料,选择铜箔胶带作为纳米纤维的接收装置,同时作为摩擦发电机的导电电极材料,对其表面形貌与电信号输出性能进行表征测试。结果显示,PA66纳米纤维的直径小,大多为150～250 nm; PVDF纳米纤维的直径较粗,大多为200～300 nm。由PA66纳米纤维膜与PVDF纳米纤维膜制得的摩擦发电机的最大输出电流为0. 2μA,最大输出电压为60 V,可点亮普通商用LED灯泡。     

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...     

镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱电容传感器的构筑

为获得线形螺旋结构且具有良好传感性能的大应变柔性应变-电容传感器，采用水浴静电纺丝法以镀银聚酰胺6为芯纱，制备了镀银聚酰胺6/聚酰胺6纳米纤维包芯纱，并将其缠绕在橡筋上制备应变-电容式柔性传感器。对纳米纤维包芯纱的结构与力学性能进行表征与测试，分析了应变-电容传感器的传感性能，并探索了其在人体运动监测中的应用。结果表明：聚酰胺6纳米纤维在镀银聚酰胺6表面形成结构完整的包覆层，直径分布主要在80～100 nm范围内，平均直径为95.53 nm;相较于芯纱，纳米纤维包芯纱的力学性能基本保持不变；制备的柔性传感器表现出良好的应变-电容传感性能，在6.67%的应变下敏感因子可达3.93,并具有良好的重复性，该传感器可用于人体运动的实时监测。     

导电微纳纤维复合纱的制备及其气敏特性

为开发高质量的气敏传感器,利用水浴静电纺丝法制备以涤纶(PET)为芯纱,聚酰胺6(PA6)纳米纤维为包覆层的微纳纤维复合纱(MNY),基于原位聚合方法对MNY进行连续导电处理,制备微纳米纤维复合纱/聚苯胺(MNY/PANI)复合导电纱,以此作为气敏元件,同时将相同参数下制备的PET/PANI复合导电纱也作为气敏元件进行对照,探究不同结构纱线之间气敏效果的差异。研究结果表明：MNY具备良好的皮芯结构,经导电处理后MNY表面均匀分布了聚苯胺颗粒,MNY/PANI的电导率最高可达7.53 S/cm;相比于PET/PANI气敏元件,MNY/PANI气敏元件因其纳米结构的高比表面积对NH₃的灵敏度更高,能表现出更好的响应-恢复效果,重复性和稳定性更好,已初步具备了作为优良气敏元件的条件。     

基于共轭静电纺包覆纱摩擦纳米发电机的制备

开发用于可穿戴设备的摩擦纳米发电机,利用共轭静电纺丝技术制备兼具导电和介电功能的包覆纱,将包覆纱织制成织物并组装成接触-分离式摩擦纳米发电机,测试包覆纱的外观形貌、红外光谱、XRD、力学性能以及摩擦纳米发电机的电学性能和耐久性。试验结果表明：包覆纱无纱芯外露现象,随着织物中包覆纱密度增加,摩擦纳米发电机的电压增加,电流增加,包覆纱在织物中的密度为188根/(10 cm)时,电学输出性能最好,经500次摩擦后仍能保持稳定的电学输出性能。该摩擦纳米发电机可在人体运动驱动下产生电压和电流,并能够点亮含有38个LED灯的灯牌。     

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。     

织物电极的制备及其在间隔织物摩擦纳米发电机的应用研究进展

摩擦纳米发电机(TENG)技术与传统纺织品的融合，为智能纺织品带来了新的活力和更多的应用方向。然而基于纺织品的TENG输出仍处于较低的水平，织物结构上的导电层影响电荷传输可能是原因之一。本文从织物基摩擦纳米发电机的导电层和特殊间隔织物结构研究出发，综述了摩擦纳米发电机的织物电极的制备方法，以及其在间隔织物TENG的应用现状。在此基础上，讨论了织物电极阻碍其输出的潜在困难和严峻挑战。希望不仅能在一定程度上加深智能纺织品与TENG之间的联系，也能为未来可穿戴TENG的相关研究和应用提供一些参考。     

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。     

柔性复合导电纤维在智能纺织品中的研究进展

智能纺织品的应用是各类新材料、新技术在纺织产业中的综合表现,近年来呈现高速发展态势。为推动柔性复合导电纤维在纺织领域智能化、集成化方面的应用,助力于纺织产业的智能化转型,系统性地综述了不同材料制备柔性复合导电纤维的导电机制,这些材料包括金属纳米材料、导电高分子材料、碳纳米材料以及以MXene为代表的其他材料等;总结了柔性复合导电纤维的制备方法;着重介绍了纤维基应变传感器、纤维基超级电容器以及纤维基纳米发电机等柔性电子设备在智能纺织品中的应用;最后指出功能集成型、可持续自供电、低能耗、绿色无害是柔性复合导电纤维未来的发展趋势。     

三维编织复合材料拉伸微变形的测量与损伤破坏声发射监测

为监测三维四向编织复合材料拉伸过程中的变形与损伤破坏行为,采用声发射(AE)与数字图像相关互补技术,有效获取复合材料表面局部微变形信息和内部损伤源动态演变特征。结果表明:当复合材料拉伸应变值增加到0.45%左右时,纱线交织区域开始出现明显应变集中;随应变水平进一步提高,应变集中分别向纱线横向、纵向扩展,伴随较多AE信号,出现刚度下降;在应变水平接近1.13%时,表面应变场形成以纱线为受载主体的锯齿形应变集中带;基于K-means聚类分析表明,复合材料基体开裂、纤维/基体脱黏和纤维断裂对应的AE幅度分别为40~60、55~100、40~90 dB;随编织厚度增加,复合材料皮芯结构外部区域占比降低,导致材料抗拉强度下降,但AE峰值幅度和频率无明显变化。     

等离子体处理对聚吡咯/涤纶复合导电纱线性能的影响

为提高导电高聚物聚吡咯在涤纶长丝表面的黏附牢度,采用亚真空等离子体处理技术对涤纶表面进行改性处理,再通过原位聚合法制备聚吡咯/涤纶复合导电纱线,考察等离子体处理前后聚吡咯/涤纶复合导电纱线导电性能和耐久性变化。结果表明:利用亚真空等离子体处理产生的高能活性粒子在涤纶表面轰击产生微小凹坑,可有效增加涤纶表面粗糙度,但对涤纶力学性能无显著影响;该处理方式改善了聚吡咯薄膜的连续性、均匀度以及其与涤纶纱线基材的黏附牢度;复合导电纱线的导电性和耐久性均得到明显提高,等离子体处理前后复合导电纱线电导率分别为0.67 和1.16 S/cm。     

静电纺聚酰胺6纤维复合材料的孔隙特征及其过滤性能

采用静电纺丝法,以质量分数为22%的聚酰胺6（PA6）/甲酸溶液为纺丝液,以3种具有不同过滤效果的传统空气过滤材料为基布,制备了PA6纳米纤维复合材料,计算并分析了复合材料的孔隙结构特征,及其与纳米纤维层含量、基布之间的关系,测试了试样的透气率、过滤效率以及过滤阻力。研究发现,随着静电纺丝时间的增加,基布上沉积的纳米纤维层增多,复合材料中的孔隙数目按指数规律增加,平均孔隙面积、孔隙率和透气率则按指数规律下降,透气率与孔隙率之间呈现线性关系。纳米纤维有效地改善了传统过滤材料的过滤效率。     

Microscopic deformation mechanisms of unidirectional fiber bundles under transverse compressive stresses

The high-performance filament yarns, such as carbon fiber yarn, glass fiber yarn, and Kevlar fiber yarn, have characterized as unidirectional,high parallel filament in fiber bundle. However, due to the difficulties in statistically analyzing the micro-structural characteristics of high-performance fiber bundles comprising of thousands of filaments, Nylon (PA6) filament yarns were chosen as the substitute of high-performance fiber bundles to study the deformation micro-mechanisms of fiber bundles under transverse compressive stresses. In order to evaluate the effects of different compressive stresses on the deformation properties, the synchrotron radiation X-ray micro-computed tomography (micro-CT) was used to obtain cross-section images of the fiber bundle during the compression testing. In particular, the influences of compressive stress on the fiber volume fraction, fiber distribution, fiber contact, and fiber orientation were studied. Results indicate a strong dependence of the microstructure of fiber bundles on the compressive stress.     

聚乙烯醇对芳纶复合纱聚苯胺导电层耐久性影响

为提高聚苯胺导电层与基材之间的黏结牢度,以聚乙烯醇为共混高聚物,通过连续原位聚合法在对位芳纶纱线表面形成聚乙烯醇/聚苯胺导电层,制备得到芳纶/聚苯胺/聚乙烯醇复合导电纱。分析了导电纱的结构与性能,并研究了聚乙烯醇对聚苯胺导电层耐水洗和耐磨性的影响。结果表明:适量添加聚乙烯醇有助于提高导电纱导电层的结构规整性及电导率,随着聚乙烯醇质量分数的提高,导电纱的电导率呈先上升后下降的趋势,当聚乙烯醇占苯胺的质量分数为4.30%时,制得的复合导电纱线的电导率最高,达到(1.120±0.198) S/cm;聚乙烯醇的添加和质量分数的提高,有助于聚苯胺导电层耐水洗性及在较小外力作用下的耐磨性的提高。     

图像法测定皮芯型复合纤维细度不匀率的研究

对皮芯型复合纤维的细度不匀率的测试方法进行研究和探讨。皮芯型复合纤维由于其皮层包覆芯层的结构,无法用传统的测试方法评价细度不匀率。于是,对细度不匀率的表征转换为对横截面积不匀率的表征。采用万能显微镜采集横截面图像,并分别测量皮芯型复合纤维的芯层截面面积与总的横截面面积,计算芯层面积不匀率和总面积不匀率。     

几种环保纤维混纺纱的芯吸与吸放湿性能

本文对柔丝、蛹蛋白、天丝、彩棉等绿色纤维混纺纱进行芯吸性能和吸放湿过程测试,并利用Origin软件对测试结果进行对比,分析研究不同纱线的吸湿性及湿传递性能,以期找出影响纱线吸放湿性能的较为普遍性的规律,并为开发湿舒适性好的绿色服装面料提供依据。结果表明：含再生纤维的混纺纱的芯吸性能较强,尤其含有皮芯结构的蛹蛋白再生纤维的纱线芯吸性能最好,含有50%以上的柔丝纤维的纱线吸放湿能力最强,其回潮率和吸放湿速率都较高。天然棉/彩棉混纺纱的芯吸性很差,并且其回潮率及吸放湿速率都较低。     

应用原位聚合法的PTT/毛/聚苯胺复合导电纱制备与性能

本文采用了一种新颖的基于原位聚合法的连续制备导电纱线的方法,以PTT/毛混纺纱为原料,制备了PTT/毛/PANI复合导电纱线,探讨了反应液浓度对复合导电纱电导率的影响,并研究了PTT/毛/PANI复合导电纱的表面形貌、化学结构及力学性能。研究结果表明：随着反应液浓度的提高,复合导电纱线中的聚苯胺含量增大,纱线的电导率提高,可达1.08×10-2S/cm;红外分析表明复合导电纱是PTT、羊毛与聚苯胺的共混体系;纱线经导电处理后,断裂强力、断裂伸长率与初始模量均有所提高,但屈服应力和屈服伸长率都有一定程度的下降。     

花状氧化石墨烯原位展开共聚聚酰胺6及其功能纤维

为实现复合纤维中石墨烯的分子级分散,从而改善现有石墨烯复合纤维制成率低、强度低、耐用性差等问题,提出了一种原位展开共聚的机制,使得聚酰胺6(PA6)分子接枝的石墨烯片能够均匀分散在体系内,从而批量制备多功能PA6/石墨烯纤维,建立起全新的纤维制备-加工-性能一体化系统,实现了多功能性和高力学性能的兼顾。结果表明：在聚合过程中,花状氧化石墨烯呈现出逐步展开、分散的形貌变化,同时参与聚合反应中;反应结束后,PA6分子均匀接枝在石墨烯片表面,并诱导PA6发生了晶型转变;加入0.1%石墨烯后复合纤维单丝的拉伸强度相比纯PA6纤维提高25.4%,拉伸模量提高49.5%;此外,石墨烯复合PA6面料兼具优异的抗菌、抗病毒、远红外发射、负离子发生、防紫外线等功能,具有广阔的市场前景。