细菌纤维素/聚乙烯醇/胶原蛋白复合膜的制备及表征EI北大核心CSCD

以细菌纤维素(BC)膜为基材,聚乙烯醇(PVA)和胶原蛋白(COL)为增强材料制备了复合膜,并采用碳化二亚胺(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)为交联剂对制备的复合膜进行交联处理。利用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、热重分析、拉伸强力、吸水性能等测试手段对复合膜的化学结构、微观结构及性能进行了研究。研究表明,PVA和COL均匀地被吸附并沉积于BC的三维网络结构中,或包裹在BC纤维上;与BC/PVA/COL复合膜相比,采用EDC·HCl交联后的复合膜的溶胀性能降低,热降解稳定性和拉升强力得到了增强,断裂延伸率略有下降;但相对于BC膜来说,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率都有较大程度的提升。     

细菌纤维素/聚乙烯醇/胶原蛋白复合膜的制备及表征

以细菌纤维素(BC)膜为基材,聚乙烯醇(PVA)和胶原蛋白(COL)为增强材料制备了复合膜,并采用碳化二亚胺(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)为交联剂对制备的复合膜进行交联处理。利用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、热重分析、拉伸强力、吸水性能等测试手段对复合膜的化学结构、微观结构及性能进行了研究。研究表明,PVA和COL均匀地被吸附并沉积于BC的三维网络结构中,或包裹在BC纤维上;与BC/PVA/COL复合膜相比,采用EDC·HCl交联后的复合膜的溶胀性能降低,热降解稳定性和拉升强力得到了增强,断裂延伸率略有下降;但相对于BC膜来说,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率都有较大程度的提升。     

原位CVD法生长碳纳米管组装CNT/TiO_2多孔复合膜

在FTO导电玻璃上组装了CNTs/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂.首先制备含成孔剂嵌段聚合物P123和掺杂铁和镍的TiO2前驱体溶胶,然后采用喷涂热解法在FTO导电玻璃上组装掺杂铁和镍的TiO2多孔膜,最后采用CVD法将CNTs原位生长在多孔TiO2膜上,得到过渡金属掺杂的CNTs/TiO2多孔复合膜.通过XRD、SEM、TEM、Raman和光电流等方法考察了原位生长CNTs的工艺条件对CNTs/TiO2复合膜光催化剂的结构和性能的影响,并通过降解甲基橙溶液评价了CNTs生长工艺条件对光催化活性的影响.考察了多孔复合膜在液相光催化降解中的稳定性.结果表明,原位生长CNTs的较适宜的工艺条件为:温度550~600℃,时间20min.     

界面电聚合聚吡咯/碳纳米管复合膜及电容性能

制备具有多电子传输与多孔有序的结构电极是电化学储能技术创新发展的两个重要策略。本文采用动态固/液/液三相界域电化学聚合法(D3PIE)与纳米粒子液液界面组装技术相结合的方法,在高氯酸(HClO_4)与三氯甲烷(CHCl_3)构成的水/油界面上合成了聚吡咯/碳纳米管(PPY/CNTs)的复合薄膜材料。聚合反应前,将酸化后的碳纳米管组装在油水界面上,形成碳纳米管的柔性薄膜;聚合反应开始后,CNTs在油水界面形成强大的电子导电网络,构成聚吡咯的骨架,使得PPY/CNTs复合膜在油水界面生成。研究表明,界面组装的CNTs能促进复合膜的横向生长,CNTs越多,复合膜的表观面积增长越大,但过多的CNTs会影响聚合反应的传质,减缓复合膜纵向生长,当CNTs含量为0.082μg/mm~2时聚合反应电流达到最大。SEM测试表明复合膜具有正反两面各异的特殊形貌。电化学充放电测试表明,PPY/CNTs复合膜表现出优异的超级电容器电极材料的特性,具有较高的比电容(达到350 F/g)与较好的循环稳定性。     

纳米纤维素-碳纳米管/热塑性聚氨酯复合薄膜的制备及应变响应性能

采用2,2,6,6?四甲基哌啶?1?氧自由基(TEMPO)氧化法制备了不同羧基含量的纳米纤维素(CNF),并将其用作碳纳米管(CNTs)的分散剂,通过超声、离心处理制备出稳定均一的CNF?CNTs分散液,然后通过朗伯?比尔定律测定CNF?CNTs分散液中CNTs的浓度,研究了不同CNF羧基含量对CNTs的分散效果。此外,利用静电纺丝法制备出柔性、多孔的热塑性聚氨酯(TPU)薄膜作为基体,以CNF?CNTs分散液作为导电填料,通过真空抽滤法将CNF?CNTs负载于TPU多孔膜上,制备出CNF?CNTs/TPU复合薄膜,并探究了不同CNF羧基含量对CNF?CNTs/TPU复合薄膜应变响应性能的影响规律。结果表明,羧基含量对CNF的分散性能具有重要影响。随着CNF羧基含量的提高,CNF对CNTs分散效果越好,CNF?CNTs/TPU复合薄膜具有更大的应变响应范围。当CNF羧基含量为1.698 mmol/g时,CNF?CNTs/TPU复合薄膜的应变响应范围高达507%,灵敏度系数为335,表现出优异的应变响应性能。      

细菌纤维素基柔性防护材料的制备及其性能研究

面对突发事件对人体最佳保护措施之一,为穿戴高性能的防护材料。因此,研制穿着舒适、行动自如、防护性能优的新型柔性防护材料已成热点。柔韧性好、力学强度高和合成方便等优势的细菌纤维素材料(BC),在高强度纤维、柔性复合膜等应用领域已经获得成功。采用模板法制备出多孔BC材料,通过与纳米SiO_2、聚乙二醇(PEG)形成的剪切增稠液(SiO_2/PEG)复合,制备出了新型柔性防护材料,并以Kevlar纤维与SiO_2/PEG复合材料为参照样,进行性能评估研究。实验结果表明,(1) SiO_2/PEG剪切增稠效应和临界剪切速率与SiO_2质量分数和PEG分子链长相关;(2)BC和Kevlar与SiO_2/PEG复合,以BC为基体的材料的弯曲角(85°),远高于Kelvar为基体材料的弯曲角(45°),显示出BC防护材料的高柔韧性;(3) SiO_2/PEG体系中加入BC(31.7%),其防护性能与Kelvar(88.4%)对8 J冲击动能防护性能相当。因而,BC材料在软防护材料、阻尼材料等应用方面具有较大应用潜能。     

碳纳米管/油酸复合物制备的纳米流体导电与润湿性能

在碳纳米管(CNTs)的空腔中填充油酸(OA)以制备出CNTs/OA复合物,再以此复合物为添加剂制备一种纳米流体。对比研究了纳米流体的导电性能和润湿性能,考察了添加剂质量浓度、酸处理时间、测试温度、电润湿等条件对上述性能的影响。结果表明,OA被成功填充进CNTs内并形成复合物,填充率约20%,在填充过程中CNTs的端面也得到了化学修饰,CNTs的最佳酸化处理时间为8 h;与普通酸处理CNTs比,复合物在基液中具有更好的分散性和表面活性,能更好地提高纳米流体的导电性、润湿性,复合物的最佳浓度约为0.1%;电润湿条件下,随着电压的升高,复合物浓度高的纳米流体的润湿性能提升更明显,这可能是由于CNTs被OA填充后,其自身的电导率和电容得到提高,其所制备的纳米流体也具有更好的导电性和电容量特性。      

柔性智能聚苯胺/聚氨酯导电纳米纤维的制备及性能

利用静电纺丝技术制备聚氨酯(PU)纳米纤维,采用原位聚合法在纤维表面聚合导电聚合物聚苯胺(PANI),得到具有优良导电性能的柔性PU/PANI复合纳米导电纤维。通过扫描电镜观察到表面均匀包覆聚苯胺的复合纳米纤维;红外光谱结果证明在聚氨酯纳米纤维表面成功合成了聚苯胺。通过实验可知,聚苯胺最佳聚合工艺为苯胺单体浓度为1.3 mol/L、聚合时间为120 min。导电性能测试发现,PU/PANI复合纳米纤维导电性能优良,电导率可达7.6×10-1S/cm,经聚合后力学性能较为稳定。将PU/PANI导电纳米纤维制成简易柔性传感器件,探究发现PU/PANI导电纳米纤维具有柔性应变电学性质,且反应灵敏。     

纳米纤维素基复合材料及其用于柔性储能器件的研究进展

纳米纤维素是一类具有大比表面积、高反应活性、高机械强度、良好生物相容性、优异热稳定性以及可降解等优异性能的纳米高分子材料。根据其来源、特性、制备方法,可大致分成纤维素纳米纤丝(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)、细菌纤维素(BC)三类,三者的微观形态和尺寸大小有所差异。纳米纤维素凭借其高抗张强度,在复合增强材料的填充应用上表现出优异的机械柔韧性,借此将其与导电聚合物、碳材料和金属化合物等导电物质复合,可形成具有优异力学性能和电化学性能的导电复合材料,这类材料在柔性储能器件等领域有着广泛的应用前景。本文重点回顾了纳米纤维素与多种导电物质复合制备导电复合材料的工艺方法及电化学性能表征,并概述了基于纳米纤维素的导电复合材料在柔性储能器件锂离子电池(LIBs)和超级电容器(SCs)上的应用研究进展,在总结相关研究的基础上进一步讨论了上述制备应用过程中存在的问题,并针对此类问题展望了纳米纤维素基导电复合材料在今后研究应用的重点和方向。     

表面沉积铜纳米颗粒的细菌纤维素/壳聚糖交联复合膜的制备及其抗菌性能研究

通过戊二醛交联制备了细菌纤维素/壳聚糖复合材料,并采用磁控溅射技术在交联复合膜表面沉积铜(Cu)纳米颗粒。利用扫描电子显微镜观察纳米纤维膜表面形貌,采用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪和X射线衍射仪比较交联复合前后以及镀铜前后复合膜基本化学结构、热稳定性和晶面结构的变化。通过能量色散X射线光谱对壳聚糖和铜在复合膜表面的分布情况进行表征。同时借助抗菌实验探究复合膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力。结果表明:壳聚糖与细菌纤维素发生了有效交联,改变了细菌纤维素的基本形貌、化学结构、晶体形态以及热学性能,并且镀铜后交联复合膜的抗菌性能得到了明显的提升(膜与细菌接触20min,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果均达到了99.999%)。     

基于界面相互作用构建纳米纤维素-羧基化碳纳米管-石墨/聚吡咯柔性电极复合材料

以纳米纤维素(CNF)、羧基化碳纳米管(CNTs—COOH)、铅笔石墨(PGr)、聚吡咯(PPy)为原料,通过真空抽滤、涂覆、氧化聚合等方法,同时基于氢键界面相互作用的原理,制备出具有石墨层结构的CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料。结果表明,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料在平直、折叠和拉伸时不会断裂,展现出较强的力学性能,其拉伸强度达到28.90 MPa。亲水性CNF与CNTs—COOH构筑的多孔结构增强了离子和电子的扩散路径。PGr的加入有效增加了CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料的导电路径,赋予其优良的导电性能。氧化聚合后得到的CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料的电导率达到5.403 S·cm?1。在1 mol·L?1 H₂SO₄溶液中,0.5 A·g?1电流密度下,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料具有521 F·g?1的高比电容量,且经过1 500次充放电循环后,其电容保持率高达68%。基于柔性电极优良的力学性能、电化学性能和导电性能,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料具备成为柔性储能器件电极材料的基本特性。      

碳纳米管中间层高性能正渗透复合膜的制备与研究

为了制备兼具高通量和高盐截留的聚酰胺正渗透复合膜,采用喷涂的方法在传统聚砜基底制备构建超薄碳纳米管(CNTs)中间层,并在碳纳米管中间层表面界面聚合制备聚酰胺层.本文从聚酰胺复合膜的支撑层和活性层之间的界面调控入手,系统研究了CNTs中间层对聚酰胺(PA)活性层生成过程和形貌结构的影响,并测试分析了CNTs中间层对聚酰胺复合膜正渗透性能的影响.实验结果表明,喷涂CNTs中间层的复合正渗透膜显著提升了水通量,在1mol/L的NaCl溶液作为汲取液的情况,复合膜在PRO模式下的平均水通量达33.27L/(m2·h),较未含有CNTs中间层的复合膜通量提升了55.18%,而且"净盐通量"下降了26.63%,仅为0.047g/L.通过构建碳纳米管(CNTs)中间层,大幅提升了聚酰胺复合正渗透膜的水通透性,同时并不牺牲复合膜的盐截留性能,克服了传统正渗透复合膜的水渗透-盐截留trade-off效应.     

纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极的制备

目的以纳米纤维素/碳纤维复合膜为导电基底,制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管超级电容器电极。方法利用超声处理和真空抽滤制备纳米纤维素/碳纤维复合膜;利用原位聚合法制备聚苯胺和聚苯胺/碳纳米管复合材料;通过真空抽滤法制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺电极和纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极。结果在纳米纤维素/碳纤维复合膜中,碳纤维形成了互穿导电网络结构,是良好的超级电容器电极导电基体;纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,在扫描速率为5 mV/s的条件下,质量比电容为380.74 F/g,且在1000次循环测试后,电容保留率为88.05%。结论以纳米纤维素/碳纤维导电复合膜作为基体制备的纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,可以作为超级电容器电极。     

甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合凝胶膜的制备与性能EI北大核心CSCD

将甲壳素纳米纤维与碳纳米管在水性条件下混合,建立甲壳素纳米纤维均匀分散的碳纳米管混合体系;利用真空抽滤制备甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合膜,通过20%氢氧化钠低温处理制备具有连续三维纳米网络结构的复合凝胶膜,并对比凝胶化前后样品微观结构、导电性能及电化学性能等。结果表明,凝胶化处理有助于在凝胶膜内部构建三维纳米导电网络,当甲壳素纳米纤维与碳纳米管的质量比为1∶1时,凝胶膜的导电率和质量比电容较复合膜提高了2倍;2000次循环测试后,凝胶膜的比电容量仍能保持为起始比电容量的92.5%,循环稳定性较好。     

导电聚吡咯/醋酸纤维素复合膜的合成及性能研究

采用相分离原位聚合法在醋酸纤维素(CA)基体中合成聚吡咯(PPy),可制成均匀的PPy/CA导电复合薄膜,成膜后朝向玻璃的膜面(反面)是绝缘的,而朝向溶液的膜面(正面)却是导电的.膜中吡咯/醋酸纤维素的投料比为0.091时,导电复合膜的表面电阻约为20Ω/cm.通过红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)对导电复合膜两面的化学组成、表面形态进行了表征.分析了制备条件对PPy/CA复合膜导电性能的影响.     

甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合凝胶膜的制备与性能

将甲壳素纳米纤维与碳纳米管在水性条件下混合,建立甲壳素纳米纤维均匀分散的碳纳米管混合体系;利用真空抽滤制备甲壳素纳米纤维/碳纳米管复合膜,通过20%氢氧化钠低温处理制备具有连续三维纳米网络结构的复合凝胶膜,并对比凝胶化前后样品微观结构、导电性能及电化学性能等。结果表明,凝胶化处理有助于在凝胶膜内部构建三维纳米导电网络,当甲壳素纳米纤维与碳纳米管的质量比为1∶1时,凝胶膜的导电率和质量比电容较复合膜提高了2倍;2000次循环测试后,凝胶膜的比电容量仍能保持为起始比电容量的92.5%,循环稳定性较好。     

新型热控涂层Al-Al_2O_3金属陶瓷复合膜制备与性能研究

介绍了柔性基底金属陶瓷复合膜的膜系结构设计,利用脉冲直流磁控溅射技术,在聚酰亚胺基底上制备了Al-Al2O3金属陶瓷复合膜,自基底至膜层表面依次为:聚酰亚胺、金属反射层、金属陶瓷层、减反射层。并对所制备的金属陶瓷复合膜进行了光热学性能分析。实验结果表明:通过脉冲直流磁控溅射技术制备的Al-Al2O3金属陶瓷复合膜,具有高太阳吸收率(a≥0.90),低红外发射率(ε≤0.11),是一种高效吸热型热控薄膜材料。     

碳纳米管复合亚麻纤维柔性传感材料的制备

导电的碳纳米管(CNTs)与不导电的亚麻纤维(CEL)相结合,可以得到柔性导电复合材料。拉伸或弯曲该材料对其导电性能影响很大。根据电阻变化率(ΔR/R₀)可以敏锐地检测到材料形状的变化,因此CNTs/CEL复合材料适用于柔性传感器。用NaOH/尿素水体系处理亚麻纤维,得到CEL浆,再与不同浓度的CNTs悬浊液混合、抽滤、干燥,制得了CNTs/CEL复合材料。用XRD、FTIR和SEM分析了CNTs/CEL复合材料的结构形态。将CNTs/CEL复合材料制成形变传感器,用拉伸导电性能测试了拉伸对传感器导电性能的影响;将传感器应用到手指关节上,用电阻变化监测了手指弯曲时传感器的形变敏感性。结果发现,随着拉伸应变的增加,CNTs/CEL传感器的电阻变化率ΔR/R₀逐渐增大,50%应变下,ΔR/R₀达到980以上,能灵敏地感知到形状的变化;随着手指关节弯曲程度的增加,CNTs/CEL传感器电阻随之增大,手指最大程度弯曲时,CNTs/CEL传感器电阻可以达到12000 Ω以上,而且重复性良好。      

蜡质超疏水涂层的制备及其防粘附应用

在棕榈蜡/乙酸乙酯悬浊液中超声分散疏水性纳米二氧化硅制备蜡质超疏水涂料,用浸渍提拉法在玻璃片表面制备超疏水涂层。单因素实验考察棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度、疏水性纳米二氧化硅的添加量和干燥方式对疏水性能的影响,分析不同因素情况下的接触角、滚动角和防粘附性能。结果表明棕榈蜡在乙酸乙酯中的浓度为4g/100mL,纳米二氧化硅添加量占棕榈蜡质量的1/2,室温中自然干燥,涂层疏水性效果最佳,此条件下制备的超疏水涂层的接触角为150.60°,滚动角为6°。该涂层适用于不同的基材(如玻璃片、PE膜、BOPP膜的铝塑复合膜)。通过对酸奶粘附性的试验,发现涂层在各种基材表面表现出良好的防粘附性能,酸奶可在其上自由滚动。用热封时间作为指标,测试施加涂层后的热封性能,结果表明,涂层的施加不影响铝塑复合膜等耐高温材料的热封性。     

静电纺定向纳米纤维素-碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维导电膜及性能

利用纤维素纳米晶须（CNCs）搭载碳纳米管（CNTs）在水相中形成均一稳定的纳米CNCs-CNTs导电复合物,并将其均匀分散于聚乙烯醇（PVA）基体中制得纺丝液,采用静电纺丝技术制备纤维定向排列的CNCs-CNTs/PVA复合导电膜。结果表明：CNCs-CNTs增强了纤维膜热力学性能,并赋予其导电功能;纤维的定向排列显著提高了膜的力学性能;随CNTs含量增加,纺丝液电导率和黏度提高,纤维直径减小;当CNCs和CNTs与PVA的质量比分别为8.0%和1.0%时,CNCs-CNTs/PVA的纤维直径、拉伸强度和电导率分别可达182 nm±35 nm、15.99 MPa±1.25 MPa和0.12 S/m±0.01 S/m;当电流密度为0.2 A/g时,其比电容可达127.1 F/g,且经过1 500次充放电循环后电容量仍保持在83.14%。基于导电膜优良的力学性能、热稳定性和导电性,CNCs-CNTs/PVA导电膜有望应用于可折叠超级电容器、柔性传感器和柔性电极材料等领域。