SiO2原位掺杂聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备及其性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,以PVDF和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮为混合溶剂,利用原位复合溶胶-凝胶法和高压静电纺丝技术制备纳米SiO₂原位掺杂PVDF复合纳米纤维膜,并分析纳米纤维膜的表面微观形貌、化学结构、力学性能以及压电性能等。结果表明:复合纳米纤维膜的面密度与厚度随TEOS质量的增加而增加;静电纺丝使PVDF中部分α相转变为β相,纯PVDF纳米纤维膜的β相含量是PVDF粉末的1.54倍,为(31.42±0.62)%;且原位掺杂SiO₂后β相含量进一步提高,拉伸强力与输出电压均呈先增大后降低的趋势,当TEOS质量为1.643 g时PVDF纳米纤维膜β相含量最高为(42.59±0.62)%,原位掺杂PVDF纳米纤维膜拉伸强力最大为(8.03±0.19) N,输出电压最高为(2.33±0.13) V。     

PVDF静电纺纤维膜对动态压力信号的响应

采用静电纺丝方法制备了β晶相PVDF纤维膜,通过SEM和XRD表征了PVDF静电纺纤维膜形貌和β晶相转化,并利用自搭建压电信号测试装置测试了PVDF静电纺纤维膜在周期性压缩下的幅频特性和灵敏度。结果表明:PVDF静电纺纤维膜无串珠结构,纤维直径分布范围为(418±157)nm,晶型结构以β晶相为主;周期性压缩PVDF静电纺纤维膜在低频(0.1~1.0 Hz)时,随着频率的增加纤维膜的压电信号输出逐渐增加,激励频率高于1.0 Hz后纤维膜信号输出不随频率而变,显示出稳定的特征,且压电信号的输出正比于激励动程,在0.4~1.0 mm的动程范围内,灵敏度达到375 m V/mm。     

碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,采用静电纺丝法将碳纳米管(CNTs)引入到PVDF纳米纤维膜中制备CNTs/PVDF纳米纤维膜,并组装成三明治结构的柔性压电传感器,探究CNTs质量分数对CNTs/PVDF纳米纤维膜压电性能的影响。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、万能试验机以及数字示波器对纳米纤维的形貌、结构、力学性能及压电性能进行表征。结果表明:CNTs/PVDF纳米纤维膜具有良好的力学特性,CNTs的添加有利于晶体结构中β晶型的形成;当CNTs质量分数为5%时,CNTs/PVDF纳米纤维的晶体结构中β晶型含量最多,压电性能最强,此时柔性传感器的输出电压达到最大值7.5 V。     

静电纺钛酸钡/聚偏氟乙烯纳米复合柔性压电纤维膜

为进一步提高聚偏氟乙烯（PVDF）压电性能,采用具有铁电性能的钛酸钡(BaTiO3)纳米颗粒为无机填料,通过静电纺丝技术制备BaTiO3/PVDF纳米复合纤维膜。借助扫描电子显微镜、全反射红外光谱、差示扫描量热法、X射线衍射以及脉冲电压测试等仪器对纤维膜的结构和性能进行了表征及分析,探索了不同添加量的BaTiO3对复合纤维膜结晶结构及压电性能的影响。结果表明：静电纺丝过程中静电力的拉伸和纳米BaTiO3的成核作用促进了PVDF具有压电性的β晶型的形成;当BaTiO3质量分数为10%,复合纤维膜的β晶型含量达到90.8%,纤维膜的输出电压值由20 V增加至50 V;制得的BaTiO3/PVDF复合纤维薄膜具有良好的压电性。     

基于静电纺丝的柔性各向异性应变传感器的制备及其性能

为实现特定方向应变的检测,拓展柔性应变传感器的适用范围,利用磁场辅助静电纺丝技术制备平行排布的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维薄膜,并组装成各向异性柔性压电传感器。探究了纺丝参数对纤维薄膜形貌的影响,借助拉曼光谱仪对其化学结构进行表征;对传感器的应变响应性进行测试,并验证其应用于输尿管蠕动检测的可行性。结果表明:纺丝电压为11.5 kV,纺丝距离为13 cm,推注速率为5 mL/h条件下制备的PVDF纳米纤维具有均一的形貌和取向性,且纳米纤维膜为β晶型结构;柔性各向异性应变传感器对于沿PVDF纳米纤维垂直方向的应变,能够产生显著的电压响应信号,而对沿PVDF纳米纤维平行方向的应变不敏感,显示出良好的各向异性应变检测能力。     

载药聚偏氟乙烯伤口敷料的制备及其性能

为获得轻薄柔软的伤口敷料,并使其具备优异的压电和抗菌性能,以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料,掺杂不同质量分数的盐酸恩诺沙星(Enro),采用静电纺丝技术制备载药PVDF复合纳米纤维膜。分析了复合纳米纤维膜的形貌、化学结构对其压电性能、药物缓释和抗菌性能的影响。结果表明:PVDF质量分数为8%时,纤维平均直径为(753±128) nm,纤维网成膜良好,复合纳米纤维膜直径随着Enro质量分数的增加呈先增大后减小趋势;纺丝过程中PVDF由α晶型转变为β晶型,使纤维膜具备了压电性能,可产生9 mV的输出电压;当 Enro质量分数为15%时,纤维膜释药速度平稳、持续时间长且具备优异的抗菌性能,适合用作伤口敷料。     

静电纺制备PVDF纳米纤维膜的应用

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种新型高分子材料,通过静电纺丝法制备的PVDF纳米纤维膜具有压电系数高、生物相容性好、质轻柔软等优点,近年来在各领域得到广泛应用。为了充分认识PVDF纤维膜,简要对比了溶液流延法、静电纺丝法制作PVDF纤维膜的优缺点,详细介绍了溶液静电纺丝法制备聚偏氟乙烯纳米纤维膜的工艺过程。重点分析了当前PVDF纳米纤维膜在压电传感器、生物医学、过滤材料、电池隔膜等领域的应用现状。探索了在生产和应用领域上存在的问题,并提出了PVDF纳米纤维膜的发展前景。     

高压电性静电纺柔性氧化锌/聚偏氟乙烯复合纤维膜

为了获得环保、柔软、透气和高压电性的材料,增加压电材料在纳米发电机,传感器,可穿戴电子器件等方面的应用,采用静电纺丝技术制备出了高压电性的氧化锌/聚偏氟乙烯（ZnO/PVDF）复合纤维膜材料。通过扫描电子显微镜、全反射傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪及示波器对压电复合纤维膜的形貌、结构和压电性进行了表征。结果表明：在PVDF基材中加入适量的氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)可在一定程度上提升PVDF纤维膜的结晶度和电活性β晶型含量增加,使PVDF中总的β晶型含量增加;同时,ZnO NPs自身具有压电性,也可进一步提升复合材料的压电性,使复合纤维膜的输出电压显著提高。当ZnO NPs质量分数为30%时,复合膜的输出电压高达60V,与纯PVDF纤维膜的输出电压相比,复合纤维膜的压电性提升了200%。     

PU/PVDF防水透气共混膜的制备及性能研究

采用静电纺丝法制备聚氨酯/聚偏氟乙烯(PU/PVDF)共混纳米纤维膜,研究PU、PVDF质量分数、溶剂体积配比、溶质质量比对纳米纤维形貌、直径及膜性能的影响,探索共混纤维膜较优制备工艺。结果表明:共混纳米纤维膜较优制备工艺为静电纺丝电压14 kV、接收距离10 cm、纺丝液质量分数12%、溶剂体积配比N,N-二甲基甲酰胺/丙酮为4/6、溶质质量比PU/PVDF为7/3,此条件下可获得具有较优防水透气性能和力学性能的共混膜。     

聚丙烯腈/硝酸钠纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚丙烯腈(PAN)纤维膜的压电性能,将硝酸钠(NaNO₃)掺杂到PAN中,利用静电纺丝技术制备了PAN/NaNO₃纳米纤维膜。探究了NaNO₃用量以及纺丝速度对静电纺PAN纤维膜压电性能的影响。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、驻极体非织造压电性能测试系统以及压电测试仪对PAN/NaNO₃纤维膜的表面形貌、构象和压电性能进行表征与测试。结果表明:将NaNO₃掺杂到PAN中会导致纤维膜的平面锯齿构象含量增加,晶面间距减小,进而影响PAN纤维膜的压电性能;当NaNO₃质量分数为0.9%、纺丝速度为1 000 mm/s时,纤维膜的压电性能明显提高,此时PAN/NaNO₃纤维膜中平面锯齿构象含量最多,晶面间距最小,与未掺杂NaNO₃的PAN纤维膜相比,此PAN纤维膜压电电压和电流分别提高了40%和174.53%。     

超支化季铵盐诱导制备树枝状纳米纤维膜及其性能

为开发具有高效过滤性能的膜材料,以超支化季铵盐(HBP-HTC)为枝化促进剂,利用静电纺丝技术一步法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)树枝状纳米纤维膜,探讨了纺丝工艺对纤维膜成形结构的影响,分析了树枝状纳米纤维膜的力学性能及其空气过滤性能。结果表明：由于HBP-HTC表面丰富的季铵基团具有对电荷的稳定富集作用,可获得比用小分子季铵盐制成膜更多的树枝状纳米纤维结构,当PVDF质量分数为12%,季铵基团添加量为0.10 mol/L,纺丝电压为25 kV时,制得的纤维膜树枝状覆盖率高达78.32%,且具有较好的力学性能;所制备的纳米纤维膜厚度为40μm时,其过滤效率高达99.995%,而压降为122.4 Pa。     

聚偏氟乙烯/导电TiO2复合压电薄膜的制备

为探究提高聚偏氟乙烯压电性能的方法,采用静电纺丝结合填料共混的方法制备了聚偏氟乙烯/导电TiO2复合纳米纤维压电薄膜,并讨论了不同添加量的导电二氧化钛晶须对纤维薄膜直径、形貌、结晶形态和β相和γ 相含量的影响。用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪测试方法表征纤维薄膜材料的微观形态结构和结晶结构。对复合纳米纤维薄膜的压电性能测试结果表明：静电纺丝是提高聚偏氟乙烯中β 相含量的有效方法。导电TiO2的添加除了诱导结晶取向,促进更多β 相和γ 相的形成,而且有助于将纺丝过程中形成的构相固定起来,从而达到提高产物压电性的目的。除此之外,添加导电TiO2后,聚偏氟乙烯纤维膜的力学性能也有一定的提高。     

静电纺PVA/SA复合纳米纤维膜制备工艺的优化

通过调节溶液质量分数、质量比、纺丝电压、供液速度、接收距离和辊筒转速等工艺参数,探讨不同条件对静电纺聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)复合纳米纤维膜的影响,制备纤维形貌优良的复合纳米纤维膜。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察复合纳米纤维膜的形貌,并分析纤维直径及其分布。结果表明:最优工艺参数为聚乙烯醇质量分数10%、海藻酸钠质量分数2%、质量比8∶2、纺丝电压19 kV、供液速度1.6 mL/h、接收距离19 cm、辊筒转速300 r/min。此时,可得到形貌良好、分布均匀,平均直径为120.8 nm的复合纳米纤维。     

涤纶织物复合静电纺PVDF纳米纤维防水透湿膜的工艺探索

采用热轧工艺复合涤纶织物和静电纺聚偏四氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,开发具有防水性、透湿性、透气性的复合织物。探讨纺丝液中PVDF质量分数和纺丝电压对PVDF纳米纤维膜形貌的影响,测试采用3种复合工艺制得的单层膜复合织物、单面双层膜复合织物和双面单层膜复合织物的瞬时接触角和动态接触角,以及单层膜复合织物的透湿性、透气性和力学性能。结果表明:纺丝液中PVDF的质量分数为23%、纺丝电压为15、16 kV时,可制得纤维直径为300~400 nm且粗细均匀的PVDF纳米纤维膜;单层膜复合织物、单面双层膜复合织物和双面单层膜复合织物的接触角分别为135.1°、142.4°和136.7°,8 min后接触角的降幅分别为5.40%、10.57%和10.31%;与涤纶织物原样相比,单层膜复合织物的透气率下降35.53%,透湿量下降6.93%,力学性能提高。     

静电纺树枝状聚乳酸纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为开发可用于空气过滤的纳米纤维,利用静电纺丝技术一步法制备了树枝状聚乳酸(PLA)纳米纤维膜,探讨了溶剂种类、四丁基氯化铵(TBAC)添加量和纺丝电压对纤维膜形貌结构和性能的影响,同时研究了TBAC 添加量和纤维膜厚度对纤维膜过滤效果的影响。结果表明：溶剂为二氯甲烷,PLA 和TBAC 质量比为8：1,纺丝电压为30 kV 时,制得的纤维膜树枝状结构最为明显,其断裂应力和品质因数分别为23 MPa 和0. 068,优于纯PLA 纤维膜的5 MPa 和0. 059;随TBAC 质量分数的增加,纤维膜的接触角由118°降低至54. 5°;当具有明显树枝状结构的纤维膜厚度从10 μm 增加至40 μm 时,过滤效率和压降均增大,且当膜厚度为20 μm 时,过滤效率达到99. 89%,阻力约为96. 08 Pa,可满足高效空气过滤需求。