静电纺丝制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究进展

氧化石墨烯（GO）可视为一种非传统形态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。文中综述了近年来国内外通过静电纺丝技术制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究现状,主要介绍了氧化石墨烯-聚丙烯腈（GO/PAN）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚乳酸（GO/PLA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚偏氟乙烯（GO/PVDF）复合纳米纤维、氧化石墨烯-丝素蛋白-聚乳酸羧基乙酸（GO/SF/PLGA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚氨酯（GO/PU）复合纳米纤维、氧化石墨烯-纳米氧化锌-蚕丝丝胶（GO/nZnO/SS）复合纳米纤维的研究进展,以及它们在医药领域、过滤材料、水资源处理、压电材料、生物工程等领域的应用。     

氮掺杂氧化石墨烯-TiO2/PAN复合纳米纤维膜的制备及其光催化性能

为制备具有较高光催化性能的材料,使用尿素改性氧化石墨烯得到氮掺杂氧化石墨烯(NG),然后用NG改性TiO2得到NG-TiO2,结合静电纺丝技术使其负载在聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜上,得到具有光催化活性的多孔NG-TiO2/PAN复合纳米纤维膜.对该材料采用扫描电镜(SEM)、可见紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)...     

聚乳酸/氧化石墨/聚多巴胺纳米纤维膜的制备及性能

为了改善全球范围内日趋严重的印染废水污染问题,通过仿蜘蛛纺丝静电纺技术,对聚乳酸(PLA)、氧化石墨(GO)和多巴胺(DA)进行共混纺丝,再将DA氧化聚合成PDA,制备PLA/GO/PDA纳米纤维膜,并对纳米纤维膜的微观结构、热性能、力学性能、亲水性与吸附性进行表征。试验结果表明：相对于纯PLA纳米纤维膜,PLA/GO多孔纳米纤维膜平均孔径减小,孔总数量增加;纳米纤维断裂强度、断裂伸长率提高,也更加均匀。加入DA后,纳米纤维的孔径分布更密集,断裂强度大幅增加,断裂伸长率和纯PLA纳米纤维相近。DA经氧化聚合成PDA后得到PLA/GO/PDA纳米纤维膜。纳米纤维膜表面附着一层聚多巴胺,为亲水性材料。基于PLA/GO/DA纳米纤维膜制备的PLA/GO/PDA纳米纤维膜优于基于PLA/GO纳米纤维膜所制备的PLA/GO/PDA纳米纤维膜,其24 h的吸附率高达98.81%。     

氧化石墨烯量子点/聚丙烯腈纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能

为提高全氟磺酸(Nafion)膜的质子传导率和尺寸稳定性,利用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯量子点(GOQDs)/聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,并通过Nafion溶液浸渍法制备了纳米纤维复合质子交换膜。借助扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、热重分析仪和X射线衍射仪等对纳米纤维及复合膜的结构和性能进行表征。结果表明:GOQDs在PAN纳米纤维中均匀分布,GOQDs的加入减小了纳米纤维的直径;纳米纤维形成三维网络结构,对复合膜起到了骨架支撑作用,提高了复合膜的尺寸稳定性,同时提高了复合膜的热稳定性和吸水性;GOQDs质量分数的增加提高了复合膜的质子传导率,80 ℃时复合膜的质子传导率最高可达0.182 S/cm。     

杯芳烃/还原氧化石墨烯纤维的制备及其选择性吸附性能

为提升杯芳烃纤维对Pt(Ⅱ)的平衡吸附量,依次通过酰胺化、还原法和静电纺丝法制备了杯芳烃/还原氧化石墨烯(CrGO)纤维.借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、拉曼光谱仪和热重分析仪分析了纤维的结构与性能,并采用吸附实验研究了纤维的吸附选择性、吸附动力学及吸附等温模型.结果表明:CrGO纤维直径为(2±0.5)μm,具有褶皱...     

左旋聚乳酸/氟尿嘧啶复合纳米纤维膜的制备

为研制一种具有缓释作用的药物纤维膜,拟通过静电纺丝的方法制备出左旋聚乳酸/氟尿嘧啶复合纳米纤维膜,考察了左旋聚乳酸质量分数、添加的氟尿嘧啶质量分数对复合纳米纤维成型性的影响,并对其力学性能以及润湿性能进行了测试与分析.结果表明:随着左旋聚乳酸质量分数的增加,纳米纤维直径变粗,随着添加氟尿嘧啶质量分数的增加,纤维直径变细...     

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。     

高过滤性能石墨烯复合纳米纤维膜的制备及性能

将石墨烯(GR)纳米颗粒掺杂到聚丙烯腈(PAN)纺丝溶液中,利用静电纺丝技术制备石墨烯/聚丙烯腈(GR/PAN)复合纳米纤维膜。研究PAN质量分数、GR用量、纺丝电压及接收距离对GR/PAN复合纳米纤维膜形貌和过滤性能的影响,发现最优纺丝工艺参数为PAN质量分数14.0%、GR用量1.5%、纺丝电压26 kV、接收距离14 cm、注射速度1 mL/h。此最优纺丝工艺参数制备的GR/PAN复合纳米纤维膜的过滤效率为98.86%,过滤阻力为110.30 Pa。     

银-铜双金属纳米粒子/聚乳酸复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为制备高效抗菌的生物可降解聚乳酸(PLA)静电纺丝纤维膜,首先利用L-抗坏血酸对银和铜的硝酸盐溶液进行化学还原,得到银-铜双金属纳米粒子(Ag-Cu NPs)。然后将Ag-Cu NPs与PLA纺丝液共混,通过静电纺丝技术制备了不同组成的Ag-Cu NPs/PLA复合纳米纤维膜,并对其形貌、结构、亲水性和抗菌性能等进行测试。结果表明：合成的Ag-Cu NPs的粒径约为32 nm,复合纳米纤维膜中Ag-Cu NPs被PLA基体包覆,且沿着纤维径向排列,纤维表面存在大量微小的孔洞;加入Ag-Cu NPs后,Ag-Cu NPs/PLA的水接触角略微降低,亲水性增加,且Ag-Cu NPs和PLA之间仅发生物理作用,未产生明显的化学作用;相比于纯PLA纳米纤维膜,Ag-Cu NPs/PLA的抗菌率明显提高,当纺丝液中Ag-Cu NPs相对于PLA质量为7%时,复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99%。     

石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线的制备及性能北大核心

为制备高灵敏的柔性纱线型压力传感器,利用共轭静电纺纱和静电喷雾技术一步制备出嵌入氧化石墨烯(GO)片和聚苯乙烯(PS)微球的纳米纤维传感纱线,进一步结合化学还原工艺得到石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线,并组装成纱线型压力传感器。试验表征了传感纱线的形貌、力学性能和导电性能,并测试了传感器的压力传感性能和应用性能。结果表明:该传感器具有良好的柔性和可拉伸性,在0.01~0.05 N、0.05~0.50 N和0.50~2.00 N三个压力范围内的灵敏度分别为32.51 N^(-1)、16.485 N^(-1)和2.712 N^(-1),具有良好的压力响应循环稳定性和可靠性,可应用于监测呼气、手指运动等信号和摩斯电码,在智能纺织品、健康监测、人工智能等领域具有广阔的应用前景。     

聚乳酸-聚己内酯/丝素蛋白三元复合纳米纤维膜支架的结构与性能

通过静电纺丝技术制备出不同质量比的聚乳酸聚己内酯/ 丝素蛋白（PLA-PCL/SF）复合纳米纤维膜支架,采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪对纳米纤维膜的形貌和结构进行表征,测试纤维膜的孔隙率和吸附性能。结果表明：PLA-PCL与SF 这2 种组分的质量比对复合纳米纤维膜的形貌有显著影响,质量比为90:10和70:30的纳米纤维表面分布着密集的孔洞;PLA-PCL/SF复合纳米纤维膜中SF 经甲醇处理后由无定形结构转变为β?折叠结构;随着复合纳米纤维膜中SF 含量的增加,纳米纤维膜的孔隙率和吸附性也逐渐降低。接触角实验和小鼠胚胎成纤维细胞（NIH-3T3）培养结果表明,SF的加入提高了纳米纤维膜的亲水性,有利于NIH-3T3细胞的黏附和增殖。     

静电纺聚酰胺6纳米纤维膜的制备及其性能

为制备功能性的聚酰胺6(PA6)纳米纤维膜,采用静电纺丝技术制备PA6/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混纳米纤维膜,并对纤维膜的表面形貌、力学性能和亲水性能进行表征。结果表明,当PA6纺丝液质量分数为28%,PVP的加入量为0.5 g时,纤维膜的微观形貌较好,制备出的纤维直径为132 nm,断裂强度为9.68 MPa,断裂伸长率为31.89%,亲水角为(32.4±1.2)°。研究了不同纺丝时间对纤维膜空气过滤性能的影响,当纺丝时间为0.5 h时,纤维膜具有较好的过滤性能,过滤效率为99.5%,过滤压降为476 Pa。红外分析结果表明,在PA6中加入PVP,在搅拌的过程中二者均匀融合,PVP小分子填充在PA6大分子中,可使纤维膜的亲水性提高。制得的PA6纳米纤维膜可作为加湿器中的湿膜材料得到应用。     

还原氧化石墨烯涂层织物的电加热性能

为研究可穿戴织物的电加热性能以及水洗对其性能的影响,通过简单安全可大规模产业化的无转移液相浸涂沉积法在涤纶针织物上沉积并原位还原,制备了还原氧化石墨烯(RGO)涂层织物加热器。借助扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对制备的RGO涂层涤纶织物进行表观形态与化学结构分析,同时研究了RGO涂层涤纶织物的导电、力学、电加热性能。结果表明:RGO涂层涤纶织物的电导率为430.9 mS/cm,在10 V电压下可达到65.58 ℃的稳定温度,最大升温速率为3.41 ℃/s;经过2次水洗循环后,在10 V的电压下,RGO涂层涤纶织物可达到43 ℃。本文研究表明,RGO涂层涤纶织物具有优异的电热性能,在医用电热、运动康复等领域具有良好的应用潜力。     

涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其电磁屏蔽性能

为制备具有电磁屏蔽性能且质轻、柔软的复合材料,以涤纶织物为基材,采用浸轧法将纳米铜乳液和氧化石墨烯负载到织物中,并通过化学法还原氧化石墨烯,制备涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪等对复合材料进行表征,分析了纳米铜乳液粒径、质量分数及氧化石墨烯质量分数对复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明:在纳米铜乳液平均粒径为93.7 nm、质量分数为20％,氧化石墨烯质量分数为8％条件下制备的复合材料具有良好的电磁屏蔽性能,其最小反射损耗值为–38.06 dB;与普通涤纶织物相比,复合材料亲水性能提高,手感良好,断裂强力略有降低。     

氧化石墨烯/聚偏二氟乙烯复合纤维过滤膜的制备及其过滤性能

为得到高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯掺入以聚偏二氟乙烯(PVDF)为基体,N,N-二甲基甲酰胺与丙酮为混合溶剂的纺丝液中,利用静电纺丝技术制备高性能氧化石墨烯/PVDF复合纤维过滤膜。研究不同聚偏二氟乙烯质量分数、氧化石墨烯质量分数、静电纺丝电压、接收距离等参数对复合纳米纤维过滤膜外观形态、过滤效率、过滤阻力的影响。结果表明:聚偏二氟乙烯质量分数为16%,氧化石墨烯质量分数为1.0%,静电纺丝电压为29.0 kV,接收距离为16 cm时,制备的复合纤维过滤膜形貌较好,纤维连续且均匀,过滤效率为99.99%,过滤阻力为11.53 Pa/μm,具有良好的过滤性能。     

编织管增强型聚乳酸中空纤维膜结构及其性能

为制备兼具高强度、高分离精度的聚乳酸(PLA)中空纤维膜,采用同心圆复合纺丝技术,分别制备了PLA同质编织管与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)异质编织管增强型PLA中空纤维膜。考察聚乙二醇(PEG)相对分子质量对PLA增强膜结构和性能的影响,并通过物理反冲洗、超声水浴振荡实验研究了同质、异质编织管表面分离层与增强体界面结合性能。结果表明:随PEG相对分子质量的增大,纤维膜的表面孔径逐渐减小,渗透通量先增大后减小,牛血清蛋白截留率先增大后保持稳定,添加PEG相对分子质量为10 000的增强膜的渗透通量最大且分离效果最佳;增强膜与同质编织管的界面结合性能明显优于异质的。     

Antimicrobial activity and mechanism of PLA/TP composite nanofibrous films

Electrospinning is conducted with polylactic acid (PLA) and tea polypheno (TP) to obtain PLA/TP composite nanofibrous films with high antimicrobial activity. An investigation of the composition, antimicrobial activity, and mechanism of these composite nanofibrous films was conducted by using infrared spectroscopy (FT-IR), inhibition zone method, fluorescence activated cell sorter (FACS), and transmission electron microscope (TEM). IR spectra results showed that TP and PLA composited well through valence bonds in PLA/TP composite nanofibrous films. Ranges of the inhibition zone for the growth of Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus (Staphylococcus aureus) were 3.67 and 3.71?cm in pure PLA nanofibrous films, but 5.17 and 5.67?cm in PLA/TP composite nanofibrous films, respectively. Results indicated that the antimicrobial activity of PLA/TP composite nanofibrous films were much higher than that of pure PLA nanofibrous films. Meanwhile, the antimicrobial activity against S. aureus was also slightly higher than E. coli. FACS results showed that the positive rate of PLA/TP composite nanofiber films was greater than that of pure PLA nanofibrous films, increasing from 1.45 and 0.78% to 9.26 and 6.47% against S. aureus and E. coli, respectively. The result of TEM indicated that PLA/TP composite nanofibrous films led to the death of bacteria by destroying the integrity of cell membrane.