取向排列丝素蛋白/聚己内酯复合纳米纤维膜的双轴向拉伸性能

以滚筒为收集装置,用静电纺丝技术制备了有序排列的丝素蛋白/聚己内酯(SF/PCL)复合纳米纤维膜。利用FE-SEM和Mat Lab软件对不同转速下收集的SF/PCL纳米纤维的形貌及排列有序程度进行表征;利用双轴拉伸试验仪对纳米纤维膜的力学性能进行测试。结果表明:滚筒转速越大,纳米纤维排列有序程度越高;纳米纤维膜力学性能表现出各向异性,同时具有明显的非线性和非弹性。对实验曲线进行拟合,建立了纳米纤维膜在双轴循环拉伸作用下的拉伸负荷-伸长率数学模型。以滚筒转速为4.70 m/s的试样为例,数学模型拟合曲线与实验曲线具有较高的一致性。     

双轴向不同拉伸速率下丝素蛋白/聚己内酯复合纳米纤维膜的力学性能

对静电纺丝素蛋白(SF)/聚己内酯(PCL)复合纳米纤维膜在拉伸速率比为1∶1、2∶1、5∶1、8∶1下进行双轴向拉伸破坏实验和在拉伸速率比为1∶1、2∶1、4∶1、5∶1、8∶1下进行双轴向循环拉伸实验。结果表明,静电纺纳米纤维膜拉伸断裂负荷与施加的拉伸速率比有关,静电纺纳米纤维膜在循环载荷作用下具有非线性非弹性的特性。对双轴向循环拉伸负荷与伸长率曲线进行拟合,建立了静电纺纳米纤维膜在双轴向循环拉伸加载段的数学模型。以拉伸速率比为4∶1的循环拉伸曲线为例,运用该数学模型所得曲线与实验曲线比较一致,证实模型有效。     

丝素/聚己内酯纳米纤维膜结构与力学性能的研究

利用高压静电纺丝技术制备丝素(SF)/聚己内酯(PCL)纳米复合纤维膜。通过热场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱、广角X-射线衍射和力学拉伸的方法表征了纳米纤维膜的结构与力学性能。结果表明:随着纺丝液浓度的提高,纤维直径增大,在电纺液浓度为20%时,纳米纤维网中纤维形态清晰、直径分布较均匀、成膜性较好;随着溶质中丝素含量的降低,纳米纤维膜的力学拉伸性能由硬而脆向软而弱转变,在SF含量达到50%时,纤维膜的力学性能已得到较好改善;甲醇可诱导SF的分子构象从无规卷曲和SilkⅠ转变为SilkⅡ;纳米纤维膜中纤维呈无规则排列,双轴力学拉伸表现为各向同性。     

聚丙烯腈/聚氨酯透明膜的制备及其性能

为改善静电纺聚丙烯腈/聚氨酯(PAN/PU)纳米纤维透明膜的力学性能,在静电纺丝过程中采用旋转滚筒作为接收装置,并经热处理的方法制备取向性PAN纳米纤维增强PU基(PANNFs/PU)透明多孔膜。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、多功能拉伸仪表征纤维膜的形态结构和力学性能,并讨论了不同纺丝转速对PANNFs/PU膜力学性能的影响。结果表明:随着接收滚筒转速的提高,PAN/PU多孔膜中纤维沿着滚筒旋转方向排列的趋势越来越明显;当滚筒转速为1 500 r/min时,PAN/PU多孔膜沿滚筒旋转方向断裂应力为103.3 MPa;当PANNFs-PU透明膜沿滚筒旋转方向的断裂应力达到306.8 MPa,垂直滚筒旋转方向的断裂应变达到163.1%,PANNFs/PU透明膜的力学性能相比于PAN/PU多孔膜显著提高。     

取向聚乳酸纳米纤维的制备及其性能

静电纺取向纳米纤维具有各向异性的微观结构与较高的力学性能,因此具有更广泛的应用。利用一种新型的静电纺收集装置制备取向聚乳酸(PLLA)纳米纤维,该收集装置包括一个旋转的滚筒和两块平行电极。为进一步研究该收集装置制备取向纳米纤维的机理,利用Ansoft Maxwell电磁模拟软件模拟了静电纺过程中的电场分布。制得的取向PLLA纳米纤维的直径为(405±102)nm,扫描电子显微镜(SEM)显示,该PLLA纳米纤维具有较好的取向性,取向排列程度为91.2%。力学拉伸试验显示,取向PLLA纳米纤维的力学性能具有各向异性,其拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量都远大于普通非取向PLLA纳米纤维。     

基于不同纺丝参数下取向纳米纤维的制备及取向度分析

为了探讨溶液性能及纺丝参数对静电纺取向纳米纤维形态的影响,制备不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)溶液和加入不同质量分数LiCl的PAN溶液,对溶液黏度和电导率进行测试,并利用旋转的滚筒制备了不同的取向纳米纤维。研究表明:PAN溶液黏度和电导率都随着溶液质量分数的增加而增加,且黏度呈指数增加;而随着LiCl质量分数的增加,PAN溶液的黏度略有下降,而电导率显著增加。相同滚筒转速(2000 r/min)下,PAN纳米纤维的取向排列程度随着溶液质量分数的增加先提高后降低,12%的PAN纳米纤维的取向排列程度最好;而随着LiCl质量分数的增加,PAN纳米纤维的取向排列程度增加。当滚筒转速从1500 r/min增加到2500 r/min,纳米纤维的取向排列程度也增加了。     

静电纺PLA取向超细纤维膜的结构与性能

通过静电纺丝法,以高速旋转的滚轴为收集装置,制备了具有较好取向的聚乳酸(PLA)超细纤维膜。研究了该取向纤维膜的形貌结构、微细结构和力学性能,并与以平板为收集装置制得的无规排列PLA纤维膜进行比较。结果表明:滚轴转速对纤维取向具有较大影响,当滚轴转速为2 000 r/m in时可获得具有较好取向的纤维;PLA取向纤维膜的结晶度高于无规排列PLA纤维膜,前者的力学性能好于后者。     

三层自增强PAN纳米纤维复合锂离子电池隔膜的制备与电化学性能研究

利用静电纺丝技术,通过改变转鼓转速,制备并复合形成三层自增强PAN纳米纤维复合隔膜。研究不同转鼓转速下所得中间层用PAN纳米纤维膜的排列及形貌特点,测试三层自增强PAN纳米纤维复合隔膜的物理力学性能及电化学性能,以评价其综合表现。结果表明:当中间层的转鼓转速为700 r/min时,制备的三层自增强PAN纳米纤维复合隔膜在纵向(即收集方向)的拉伸断裂强度达到最大,为13.10 MPa;室温下的孔隙率和吸液率分别为78.3%和356.3%,20℃下的离子电导率高达0.63 m S/cm,电化学稳定电压达到5.0 V,电化学稳定性优异;由其制备的锂离子电池拥有较高的首次放电比容量值,达138.4 m A·h/g。三层自增强PAN纳米纤维复合隔膜的综合性能能够满足锂离子电池的需要。     

丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维拉伸性能研究

为研究静电纺丝丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维的力学性能,为其在组织工程支架方面的应用提供指导,制备了静电纺丝丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维膜,对其中单根纤维的力学性能进行了直接拉伸测试。测试结果显示了大变形情况下共混静电纺丝纤维的拉伸力学性能特点。通过总结其中的数学规律,进行参数拟合,获得了可应用于静电纺丝膜力学模型研究的应力应变函数。     

细菌纤维素/聚己内酯微米纤维复合膜的制备及性能

为制备模拟细胞外基质结构的微纳尺度复合材料,利用静电纺丝技术制备了聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)微米纤维膜,通过与纳米尺度的细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)原位复合,制备了BC/PCL复合纤维支架。采用扫描电镜、红外光谱分析、X射线衍射分析对材料的形貌、结构进行了表征。通过单轴力学测试对复合材料力学性能进行了研究,并利用成纤维细胞对复合材料的生物相容性进行评价。结果表明:通过静电纺丝法制备的PCL微米纤维的平均直径,随聚合物纺丝液质量分数的增加有增加的趋势,BC与PCL微米纤维复合后,BC纳米纤维渗透入微米纤维膜内部,实现微纳米纤维较好的复合。红外光谱分析和X射线衍射分析进一步证明BC和PCL微米纤维成功复合。PCL微米纤维膜复合BC膜后,相比PCL微米纤维膜增加了其断裂强度,同时复合支架无明显细胞毒性,可应用于生物医学领域。     

静电纺PAN纳米纤维多孔膜的微观结构与过滤性能

将不同质量分数的聚丙烯腈( PAN)纺丝液进行静电纺丝,制备了PAN纳米纤维多孔膜,并对静电纺PAN纳米纤维膜的形貌、纤维直径、孔隙率和比表面积、力学性能以及过滤性能进行表征和测试.结果表明,随着PAN质量分数的增加,纤维的平均直径明显增加;对应的静电纺多孔纤维膜的孔隙率和比表面积都减小、过滤效率降低.其中,由PAN质...     

聚丙烯腈/羧基丁苯乳胶复合纳米纤维膜的制备及其性能

为提高静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的力学性能,将羧基丁苯乳胶(SBR)与PAN纳米纤维膜通过溶液浸泡进行复合,制备了一系列PAN/SBR复合纳米纤维膜,研究了SBR质量分数对PAN纳米纤维膜表面形貌、化学结构、润湿性能、热性能和力学性能的影响.结果表明:SBR以物理粘结的形式与PAN纳米纤维膜复合在一起,随着SB...     

聚丙烯腈/BaTiO3复合纳米纤维过滤膜的制备及其性能

为制备高效低阻的纳米纤维过滤膜,将无机驻极体BaTiO₃纳米颗粒加入聚丙烯腈(PAN)溶液中,利用静电纺丝方法制备PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜,对其表面形貌、化学结构、水接触角、力学性能和过滤性能进行分析。结果表明:PAN/BaTiO₃纳米纤维的直径比纯PAN纳米纤维略有降低,且BaTiO₃纳米颗粒均匀地分散在纤维内部;与纯PAN纳米纤维膜相比,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的水接触角更大,抗污染能力更强,拉伸强度最高增加了75.5%;当BaTiO₃质量分数为0.75%时,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的过滤效率为98.9%,阻力压降为42.7 Pa, 品质因子为0.105 6,其中静电吸附作用占总过滤效果的36.2%,该纤维膜过滤性能最好,且具有一定的循环使用性能。     

PLGA/PLA共混纳米纤维膜的结构与性能

 为制备组织工程支架材料,以具有优异生物相容性的PLGA和PLA为原料,通过静电纺丝法制备PLGA/PLA共混纳米纤维膜。通过扫描电镜、流变仪、TG-DSC热分析和电子强力仪测定共混纳米纤维膜的形貌结构、微细结构和力学性能。结果表明：通过静电纺丝法可成功制备PLGA/PLA共混微、纳米级纤维膜。随着PLA共混比例的提高,纺丝液的黏度逐渐提高,使得纳米纤维的直径增大、分布均匀、孔径增大、孔隙率减小;热分析结果表明随着PLA共混比例的增大,支架的结晶度和结构稳定性提高;随着PLA共混比例的增加,支架的断裂强度增加,伸长减小;可通过调节PLGA和PLA的共混比例达到调控支架材料的结构与性能,以满足不同组织工程支架的要求。     

还原氧化石墨烯增强聚乳酸纳米纤维膜的制备及其性能

针对静电纺聚乳酸(PLA)纳米纤维膜力学强度不高的问题,将一定质量的还原氧化石墨烯(rGO)分散于PLA和二甲基甲酰胺(DMF)纺丝溶液中,通过静电纺丝法制备PLA/rGO复合纳米纤维膜。对纺丝液的流变性能以及复合纳米纤维膜的形貌结构、微观结构和力学性能进行分析,采用四唑盐比色法对复合纳米纤维膜的细胞相容性进行表征。结果表明:rGO成功地复合至PLA纳米纤维中,且以不规则球状形式分布于PLA纳米纤维膜中;rGO的复合显著提升了PLA纳米纤维膜的力学强度,当rGO质量分数为0.6%时,复合纳米纤维膜的断裂强度达2.02 MPa,是纯PLA纳米纤维膜2.3倍;培养1、3和7 d后,小鼠胚胎成骨细胞可在复合纳米纤维膜上生长和增殖,表明PLA/rGO复合纳米纤维膜具有较好的细胞相容性。     

Fabrication of core-sheath nanoyarn via touchspinning and its application in wearable piezoelectric nanogenerator

Abstract

A simple and versatile touchspinning method is demonstrated for the fabrication of core-sheath nanofibrous piezoelectric yarns with a single filament electroconductive core. The polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric nanofibers are fabricated in a continuous spinning process with relatively controlled structure, orientation, and dimensions to form a sheath layer. The PVDF core-sheath nanoyarn is assembled into a piezoelectric nanogenerator (PNG) capable to convert mechanical energy of body motion into electricity. It was demonstrated that an electrical potential difference of 0.72?V can be generated under compression of 0.33?MPa for a single 3-cm long yarn. The touchspun nanoyarn fabrication method has great potential for the fabrication of functional smart textile products.     

基于机织格栅的三维复合耐高温过滤材料的开发

以芳砜纶为原料,在芳砜纶机织格栅上复合静电纺芳砜纶纳米纤维,获得增强三维复合过滤材料.通过扫描电镜、红外光谱仪、X-衍射仪、热分析仪以及电子织物强力仪等仪器对复合过滤材料的结构及其性能进行测定.结果表明:纳米纤维层与机织格栅相互嵌合成三维复合过滤材料;静电纺丝法可制备连续、均匀、无珠状物并含有大量孔隙的芳砜纶纳米纤维;...     

玉米醇溶蛋白/明胶/羟基磷灰石纳米纤维膜制备及其性质研究

本研究通过静电纺丝技术制备了玉米醇溶蛋白/明胶/纳米羟基磷灰石（nHAP）复合纳米纤维膜。通过旋转测试和振荡测试发现玉米醇溶蛋白/明胶/纳米羟基磷灰石溶液为剪切变稀非牛顿流体并且具有粘弹性。纳米羟基磷灰石的添加显著增加了玉米醇溶蛋白/明胶（3/1,w/w）纳米纤维的直径,但不同nHAP浓度的纳米纤维之间没有显著差异。高浓度nHAP的复合纳米纤维中观察到结节的形成,通过TEM观察发现nHAP在纤维内部和表面均有分布。红外光谱结果表明蛋白与nHAP之间通过氢键相互作用,当nHAP添加浓度为10%时引起了蛋白二级结构从β-折叠向转角结构的转变。玉米醇溶蛋白/明胶/纳米羟基磷灰石复合纳米纤维膜表现出疏水的表面,随着10%nHAP的加入疏水性有所增加,这是由于表面极性基团比例的下降。由于高浓度的nHAP在纤维中聚集导致其对纳米纤维膜的机械性能产生了不利影响。     

胶原蛋白改性聚乳酸-羟基乙酸载药纳米纤维膜的制备及其性能

为改善聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)基药物载体的降解性能和释药性能,以PLGA为基材,以胶原蛋白(Col)为改性材料,以阿霉素(DOX)为药物模型,利用静电纺丝技术制备得到PLGA/Col/DOX纳米纤维膜,探究了胶原蛋白对其亲疏水性、体外降解性、释药性能及细胞相容性的影响。结果表明：PLGA与Col以3：1的质量比复合制得的纳米纤维膜性能最佳;经胶原蛋白复合改性后,纳米纤维膜的接触角由未改性的93.5°降至51.5°,亲水性显著提高;胶原蛋白改性可大幅提高PLGA的降解性,改性后纳米纤维膜30 d的质量损失速率由未改性的3.5%增加至19%,且改性后纳米载药纤维膜的药物释放速率和细胞相容性明显提高,有利于细胞黏附增殖。     

Analysis of the effect of traffic exposure on the recovery properties of cut pile carpet using analytical and viscoelastic modeling

Viscoelastic models composing of different combination of spring and dashpot are usually used to explain the mechanical behavior of textile materials. In this work, a viscoelastic model was presented to analyze the effect of traffic exposure on the compression and recovery performance of the pile carpet. Wear test, performed by a Hexapod tumbling machine, was conducted to simulate the traffic exposure. Using a tensile tester, adjusted in compression mode, one cycle of compression–decompression was applied to the samples. The standard nonlinear model was presented to fit the experimental data. Best curve fitting based on the least square method was then used to fit the model to the experimental curve. Different attributions of compression were then analyzed and discussed. The results showed that the standard nonlinear model was fitted to the experimental curves with an acceptable coefficient of regression (R²). The district model parameters, i.e. the spring and dashpot constants, were both decreased as the wear cycles increased. At the higher level of wear cycles, the model parameters showed some increment. The initial compression modulus showed the same trend. This may be explained by the more compactness of the carpet at higher wear cycles. The decompression modulus, compression and the decompression work also decreased with the increase of wear cycles. However, no significant increase of the formers was observed at the higher wear cycles.