静电纺丝纳米纤维摩擦电材料的最新进展

目的 静电纺丝纳米纤维因具有可定制的微纳结构、高的比表面积和孔隙率等优点,在摩擦纳米发电机(TENG)领域应用广泛,归纳总结静电纺丝纳米纤维的最新进展对TENG发展具有重要意义。方法 本文系统介绍静电纺丝纳米纤维摩擦电材料的发展和特点,重点描述基于静电纺丝纳米纤维摩擦电材料的TENG在不同场景中的应用。结果 静电纺丝纳米纤维材料因制备方便、电性能好及可扩展性好等独特优势,在TENG中应用广泛。结论 利用静电纺丝纳米纤维作为TENG摩擦电材料,在能量收集、自供电传感器及可穿戴电子等方面具有很大应用前景,未来可拓展到智能包装与印刷等领域。     

非接触式摩擦纳米发电机的最新研究进展

目的 随着科学技术的快速发展，人们对可持续能源的需求不断增加。摩擦纳米发电机(TENG)利用各类微弱机械能实现自供电，有利于缓解这一需求。非接触式摩擦纳米发电机(NC?TENG)可以提高稳定性和使用寿命。总结NC?TENG的最新研究进展，为NC?TENG的结构设计、性能优化提供有益参考。方法 根据NC?TENG的器件结构与输出性能优化方法，介绍不同NC?TENG及其性能，重点综述其在智能包装领域的应用，并对未来的性能优化和应用工作进行展望。结果 基于不同的组装结构，通过介电常数调制、添加电荷捕获中间层等性能优化方案可以有效地避免静电放电问题，提高NC?TENG的电荷保留率。结论 NC?TENG相较于TENG，有着更高的稳定性和更长的使用寿命，在应对能源危机和推动新兴电子产品方面显示出巨大的潜力，预计在智能包装领域有着广泛的应用前景。     

可穿戴摩擦纳米发电机的研究进展

近年来,随着一系列柔性可穿戴器件概念的提出及产品的应用,如何为器件提供更加安全、方便、持续的能源成为一个亟需解决的问题。自2012年摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)被首次报导以来,由于其具有质量轻、安全性高、清洁环保及可持续性等一系列优点,正在成为人们关注的焦点。TENG能够利用摩擦起电及静电感应原理将机械能转化为电能,利用这一特点,人们可以将行走、打字甚至呼吸、眨眼、心跳等机械能转化为电能,继而为可穿戴器件持续稳定地供电。但是,TENG也存在着能量转化效率较低、输出功率不够高、脉冲式的电信号不够稳定等不足,这也成为TENG在实际应用中亟待解决的重大难题。从材料种类、结构形貌以及混合器件3方面,综述了近几年为提高TENG输出功率、稳定性等而进行的研究进展,详细分析了不同因素对器件性能的影响。     

基于无机填料复合薄膜的摩擦纳米发电机研究进展

摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)是一种将微小机械能转化为电能并加以收集利用的绿色能源器件,具有活性材料种类广泛、器件结构简单以及易于集成等特点.较低的输出功率密度是目前阻碍其实际应用的主要因素之一.如何通过材料组分设计与制备提高其输出功率密度及能量转化效率,是目前该领域...     

基于石墨烯森林电极的摩擦纳米发电机

本研究提出并制备了一种以石墨烯森林为电极的摩擦纳米发电机。利用等离子体增强化学气相沉积工艺制备了与其它墙形竖直薄片状的石墨烯形貌差异较大的石墨烯森林。此石墨烯森林具有低薄膜电阻((110±5) Ω/□)以及独特的离散“树状”结构, 有利于石墨烯森林与其他电极材料之间的接触和摩擦。根据石墨烯森林的形貌优势, 将聚酰亚胺膜和石墨烯森林膜作为电极组装摩擦纳米发电机, 其开路电压可达20 V, 短路电流可达0.75 μA。此外, 还讨论了基于石墨烯森林的摩擦纳米发电机的工作原理。最后, 利用此纳米发电机点亮了演示电路中三个不同颜色的LED, 证明了石墨烯森林在摩擦纳米发电机中的有效应用。     

纳米SiO2改性聚酰亚胺的研究进展

聚酰亚胺(PI)作为一种功能材料,具有良好的介电性、优良力学性能,已被广泛应用于航空航天及微电子领域,但其明显的吸水性和热膨胀性限制了其在高温和精密状态下的应用。纳米SiO2具有很低的热膨胀系数和较低的吸水性,非常适合于对PI的改性。介绍了纳米SiO2的生产原理、纳米SiO2／PI复合材料的制备方法、性能及其在气体分离膜、光电材料、摩擦材料及包装材料方面的应用,并对这类材料的研究方向提出了自己的建议。     

SiO_2表面包覆改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,将聚酰亚胺与钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子进行复合,采用原位聚合法制备BaTiO3/PI复合薄膜。为提高BaTiO3纳米粒子的分散性和表面性能,采用SiO2对BaTiO3纳米粒子进行表面包覆改性,并制备改性BaTiO3/PI复合薄膜。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等对制备得到的改性BaTiO3进行了表征,测试了复合薄膜的介电性能。结果发现,SiO2与BaTiO3粒子间仅是物理包覆,没有新物质形成。测试频率为103 Hz时,质量分数为5%的SiO2包覆改性使复合薄膜的介电常数增大到21.8,介电损耗为0.00521,击穿强度为76 MV/m,储能密度为0.56J/cm3。研究表明,采用SiO2对BaTiO3改性使得复合薄膜的介电性能有所提高。     

氧化锌超疏水薄膜的制备及其耐久性

为了提高氧化锌(ZnO)纳米疏水膜层在实际应用中的耐久性能,采用水热法在铝基底表面制备出微纳米结构的ZnO超疏水薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对所得ZnO薄膜的成分、微观结构及润湿性能进行分析;利用UMT摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦性能和机械疏水耐久度进行研究;并用CHI660E电化学工作站对超疏水试样在海水中的耐腐蚀性能进行测量分析。结果表明:制备的微纳米结构ZnO薄膜具有超疏水性,在未经低表面能物质改性的情况下,对水的静态接触角高达152°,滚动角仅为2°;摩擦磨损测试表明该薄膜在经过2 400磨损周期后仍能保持较高的静态接触角;电化学阻抗谱和Tafel曲线测试表明,该薄膜的确降低了铝在海水中的腐蚀速率,缓蚀率高达93.8%。     

聚酰亚胺/无机纳米杂化材料的研究

聚酰亚胺(PI)中引入无机纳米粒子,可弥补PI的性能缺陷(如较高的热膨胀系数和较低的吸水性),非常适合对PI改性.本文阐述了PI纳米杂化材料的制备方法,介绍了纳米杂化材料的特点及应用.     

黏附和介电特性对PDMS-xBaTiO_3复合薄膜摩擦起电性能的影响

针对摩擦纳米发电机输出性能低导致实际应用受限的问题,通过在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中添加不同质量分数的BaTiO_3纳米颗粒,制备PDMS-xBaTiO_3复合薄膜(x=0%,10%,15%,20%和30%)。在接触分离模式的摩擦纳米发电机中,分别研究复合薄膜的表面黏附和介电特性对薄膜摩擦起电性能的影响。结果表明,相比PDMS薄膜,添加BaTiO_3的复合薄膜摩擦起电性能提高1倍以上;当BaTiO_3的质量分数≤15%时,摩擦起电性能会随着介电常数的增加而增大;当BaTiO_3的质量分数为20%时,尽管介电常数进一步增加,但此时表面黏附力最小,复合薄膜的摩擦起电性能下降;当BaTiO_3的质量分数为30%时,由于纳米颗粒的团聚导致复合薄膜的摩擦起电性能进一步降低。     

PVDF/SBS柔性复合纤维薄膜压电-摩擦电纳米发电机

可将无规则机械能转换为电能的压电纳米发电机与摩擦纳米发电机能够为低功耗可穿戴电子设备提供独立、持续性供电，有利于促进柔性自供能电子器件多元化的发展。将二者进行集成，可综合二者电输出特性的优点，提高纳米发电机的性能。本文分别以聚偏二氟乙烯(PVDF)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)为正、负极摩擦材料，采用静电纺丝方法制备了PVDF/SBS复合纤维薄膜，并利用该复合纤维薄膜得到压电-摩擦电复合纳米发电机。研究结果表明：当PVDF掺入量为20wt%时，PVDF/SBS复合纤维薄膜的电学输出性能最佳，器件的开路电压与短路电流最大可达108 V与0.34μA，分别是纯SBS样品的5倍与6倍。将器件固定在手掌、鞋底处，收集拍手、行走、跑步等运动的能量，可产生不同幅度的输出电压，表明器件可有效收集人体运动的机械能；通过手掌拍打器件，可点亮64只商用蓝色LED灯珠；同时器件可检测瞬时压力变化，灵敏度最大可达3.685 V·N^-1。上述结果表明PVDF/SBS柔性复合纤维薄膜压电-摩擦电纳米发电机在传感监测和电子器件自供能领域具有良好的应用前景。     

聚酰亚胺薄膜表面导电金属层化学沉积技术研究

为赋予聚酰亚胺(Polyimide, PI)薄膜材料表面良好的导电性,满足其在雷达天线等航空、航天领域的应用,采用化学碱蚀法对表面具有极高化学惰性的PI薄膜进行界面微纳改性处理,并结合化学镀铜沉积技术,实现了PI薄膜表面导电金属层的制备。利用SEM、XRD、AFM、FTIR等对聚酰亚胺薄膜表面改性前后的微观结构和表面金属层性能进行表征。常温化学碱蚀后的PI薄膜表面呈现出树枝状与铆钉状微观结构交错均匀分布的凸起结构形貌,60℃碱蚀后的PI薄膜表面呈现出微小凹坑特征,且碱蚀后PI薄膜表面亲水性明显增强。PI薄膜表面金属镀层均匀致密,导电性良好,且镀层与PI薄膜基材之间具有良好的结合力。碱蚀改性后PI薄膜表面呈现出相互交错的微观凸起亲水性结构,为PI薄膜表面金属层的成核、结晶提供良好的沉积与互嵌结合点,形成PI薄膜表面金属层与基材之间良好的界面互锁,从而有利于提高表面镀层结合强度。本工作实现了化学碱蚀作用下聚酰亚胺薄膜表面高导电、高结合强度金属层的制备,可为聚酰亚胺薄膜在雷达天线等航空、航天领域的应用提供技术支撑。     

织物基自驱动传感器制备及其在运输包装中的应用

针对织物基摩擦纳米发电机(F-TENG),提出了一种普适简易的改性方法,通过碳纳米管和聚乙烯亚胺的接枝,提升织物基摩擦纳米发电机的传感性能,并以此F-TENG为原型器件搭建振动监测平台,系统研究了其在不同应用场景的即时信号采集和响应能力,探究了织物基摩擦纳米发电机在自驱动传感及运输包装监测方面的应用.研究结果表明,F-TENG在运输包装监测方面具有巨大的应用潜力.     

PLA、PGA及其共聚物在包装领域应用研究进展

目的 综述聚乳酸(PLA)、聚乙交酯(PGA)、聚乙丙交酯(PLGA)及其改性材料在包装领域的研究进展,对改性材料及制备工艺进行展望,为PLA、PGA以及PLGA的改性与制备提供参考。方法 简介PLA、PGA以及PLGA的制备方法、基本性能,并总结近几年改性材料的种类及其制备工艺。结果 对PLA、PGA以及PLGA进行改性,再通过溶液铸膜、吹塑制膜等工艺制备薄膜,制备的薄膜具有优异的抗紫外性能、阻隔性能以及抗菌性能。结论 PLA、PGA以及PLGA具有优异的生物降解性能,通过改性后制备的薄膜性能更加均衡,在包装领域具有极大的应用前景,对聚合物的改性方法还需进行深入研究,制备出性能更加优异的改性材料。     

纳米Al_2O_3/聚酰亚胺复合薄膜的介电与力学性能

采用原位聚合与热亚胺化的方法,成功制备了一系列不同纳米Al_2O_3粒子质量分数的纳米Al_2O_3/聚酰亚胺(PI)复合薄膜。通过SEM、TEM、XRD、FTIR、LCR数字电桥、高压电源及电子万能材料试验机对纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的微观结构、介电性能及力学性能进行了表征和测试。结果表明:纳米Al_2O_3粒子在均匀地分散在PI基体中;当纳米Al_2O_3粒子质量分数为8%时,纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的击穿强度和拉伸强度均达到了最大值;纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的介电常数随纳米Al_2O_3质量分数的增加而增加。     

聚酰亚胺纳米复合材料研究新进展

聚酰亚胺(PI)纳米复合材料作为新型功能材料,具有许多独特的物化性能,已经在各个领域表现出巨大的应用潜能。介绍了PI纳米复合材料的制备方法,重点综述了多种PI纳米复合材料的研究进展以及应用现状,并对PI纳米复合材料今后的研究方向和发展前景进行了展望。     

TFT-LCD用聚酰亚胺液晶取向层的研究与应用进展

综述了薄膜晶体管驱动液晶显示器(TFT-LCD)用聚酰亚胺(PI)取向层的研究应用进展以及未来发展趋势。从TFT-LCD对PI液晶取向层的性能需求、PI液晶取向层的分子结构设计与研究开发现状以及PI液晶取向层在TFT-LCD中的实际应用等方面进行了阐述,重点介绍了摩擦型PI液晶取向层以及光控型PI液晶取向层的研究与应用进展。     

聚酰亚胺渗碳复合薄膜的热物理性质

应用自行研制的亚微米/微米薄膜材料热物理性质多功能测试仪和差示扫描量热仪(DSC)对聚酰亚胺PI及其渗碳改性复合薄膜PI/C的热膨胀系数、热扩散系数和比热进行了实验研究和理论分析,揭示了在20℃至150℃温区内温度对渗碳量30wt%的PI/C复合薄膜的热物性的影响规律和机制。结果显示渗碳量30wt%的复合薄膜比纯PI热膨胀系数减小,导热性能明显提高,且没有改变性能对温度的依赖关系。对PI/C(30wt%)应用加和原理计算的比热值与实测值相吻合,应用Nielson模型和Cheng-Vachon模型的预测值与导热系数实测值基本吻合。     

乙烯-醋酸乙烯酯材料的改性与应用研究进展

介绍了EVA材料的3种主要改性方法(共混改性、接枝改性和交联改性)以及加工工艺,并对EVA改性材料在阻燃、导电、发泡、太阳能胶膜、热熔胶和包装薄膜等方面的应用情况进行了综述。通过分析EVA材料在改性技术上的不足和应用范围上的局限性,对其未来在加工工艺上的改进方法及其在防滑运输包装领域的应用进行了展望。     

纳米纤维素晶体增强补强聚乙烯醇薄膜性能研究现状

目的 综述近几年有关将纳米填料纳米纤维素晶体(CNC)作为增强补强剂,提高聚乙烯醇(PVA)薄膜的物理性能方面的研究,以期为PVA薄膜材料的进一步开发和应用提供参考。方法 通过对相关文献进行收集与整理,阐述PVA/CNC复合薄膜的应用现状,介绍CNC的形貌特性、化学改性及成膜方式对改善PVA/CNC薄膜物理性能的研究现状,综述CNC分散性、交联剂和成膜条件对提高PVA/CNC复合薄膜物理性能的影响。结论 通过增加CNC在PVA基体中的分散性,针对不同用途选择对应的成膜方式,这样可有效改善PVA薄膜的力学性能、阻隔性能和耐水性等,提高PVA薄膜的使用价值。