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。     

聚乳酸纳米纤维基载药敷料的制备与表征

为构筑可自降解、抗菌消炎且轻薄柔软有助于伤口愈合的医用敷料,以聚乳酸为原料,通过掺杂不同质量分数的阿莫西林,采用静电纺丝技术制备聚乳酸纳米纤维基载药敷料。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、接触角测试仪、紫外分光光度计等手段分析纳米纤维膜的微观结构、润湿性能、药物缓释、抗菌性能以及自降解性能。结果表明：聚乳酸纳米纤维敷料具有多孔结构,敷料纤维直径随载药量增加而降低,敷料载药量3%时,纤维平均直径达684 nm;载药聚乳酸纳米纤维基敷料中阿莫西林与聚乳酸没有发生化学反应,避免了阿莫西林的负面改性;聚乳酸纳米纤维基载药敷料润湿性与抗菌性能随载药量增加而增加,载药3%敷料的接触角降到110°,提高了润湿性,对金黄色葡萄球菌的抑菌率可达91%。聚乳酸纳米纤维载药敷料具有较好的自降解性能和平缓的药物缓释能力,适合用作伤口敷料。     

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%。     

静电纺纳米氧化铜抗菌复合非织造布的制备及其性能北大核心CSCD

针对聚丙烯(PP)熔喷非织造布抗菌性能不足的问题,本文以PP熔喷非织造布为静电纺丝装置的接受基布、CuO-NPs为抗菌材料,制备具有高效抗菌性能的聚丙烯/聚丙烯腈/纳米氧化铜(PP/PAN/CuO-NPs)复合非织造布。研究了CuO-NPs质量分数与静电纺丝时间对复合非织造布抗菌等性能的影响。结果表明:当纺丝时间为1 h、CuO-NPs质量分数在0.3%~0.9%时,复合非织造布对E.coli和S.aureus的抑菌率均>99.99%。纺丝时间为1 h,随着CuO-NPs质量分数增大,复合非织造布纤维直径增大、直径分布均匀性降低、疏水性能下降。CuO-NPs质量分数不变,随着纺丝时间增加,复合非织造布的过滤效率提升,透气性却下降。纺丝时间相同,复合非织造布的过滤效率随着CuO-NPs质量分数增大而增大;CuO-NPs质量分数增大时,复合非织造布的透气性在较短纺丝时间(0.5~1 h)内先下降后提升,在较长纺丝时间(1.5~2.5 h)内显著下降。此外,CuO-NPs的加入不会改变PAN纳米纤维膜的化学结构。静电纺纳米纤维膜与PP基布的复合可以制备高效过滤和抑菌的医用防疫纺织品。     

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。     

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。     

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。     

PAN/TiO2抗菌复合纳米纤维的制备及性能研究

利用静电纺丝方法制备了聚丙烯腈/二氧化钛(PAN/TiO_2)抗菌复合纳米纤维,并测试分析了纳米纤维的微观结构和抗菌性能等。结果发现TiO_2的加入有效地减小了PAN/TiO_2复合纳米纤维的直径;当TiO_2的质量分数是0.5%时,PAN/TiO_2纳米纤维膜的拉伸强力最大为71.14 cN。抗菌性能定性测试显示PAN/TiO_2复合纳米纤维没有抑菌圈;但抗菌性能定量分析表明,PAN/TiO_2复合纳米纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率都达到了90%以上,且随着Ti O2质量分数的增加,对金黄色葡萄球菌的抑菌率相应提高,但对大肠杆菌的抑菌率先增加后减小,在TiO_2质量分数为1.5%时达到最大的99.12%。当TiO_2质量分数相同时,PAN/TiO_2复合纳米纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌率都略高于大肠杆菌。     

聚偏氟乙烯/铌酸锂复合驻极纳米纤维膜的制备及其空气过滤性能

通过水热法制备出铌酸锂(LiNbO_3,简称LN)纳米粒子,并将其作为驻极粒子加入到聚偏氟乙烯(PVDF)纺丝溶液中,通过静电纺丝工艺制成聚偏氟乙烯/铌酸锂(PVDF/LN)复合纳米纤维。通过过滤性能测试发现,与纯PVDF纳米纤维相比,LN纳米粒子的存在极大地提高了复合纳米纤维膜的过滤效率,质量分数为1%的PVDF/LN纤维膜过滤效率最佳可达99.98%,阻力压降为84.28 Pa。     

壳聚糖基纳米纤维载药体系及其缓释行为

为研制具有缓释效果的抗菌材料,以壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)为原料,采用静电纺丝技术制备CS/PVA 复合纳米纤维膜并负载环丙沙星;探究纺丝体系、纺丝工艺对纤维膜微观形貌、接触角、化学结构的影响,分析药物体外释放行为及载药前后试样的抗菌性。结果表明：PVA 的加入提高了CS 的可纺性;改善了纤维膜的亲水性;当纺丝电压为24 kV、CS 和PVA 质量比为1：1. 5 时,纤维膜成网均匀,形貌良好;载药纳米纤维膜具有相对较低的药物释放速率,可有效避免药物突释,且药物释放速率随纤维膜中环丙沙星质量分数的增大而增大;载药CS/PVA 纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌具有优良的抗菌性。     

可光降解聚羟基丁酸酯/聚己内酯基抗菌纤维膜的制备及其性能

为开发一种具有高效抗菌性能和光降解功能的复合纤维膜,将Ag与ZnO复合,采用静电纺丝技术将不同质量分数的Ag-ZnO颗粒添加到聚己内酯(PCL)和聚羟基丁酸酯(PHB)复合材料中共混,制备了Ag-ZnO-PHB/PCL复合纤维膜。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析和红外光谱等技术对复合纤维膜进行了表征,并评价其力学性能、光降解性能、抗菌性能及生物被膜作用。结果显示:该复合纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率在60 min时分别达到84.12%和97.99%,并在一定程度上对生物被膜起抑制作用;复合纤维膜在紫外光下照射12 min对亚甲基蓝溶液有显著的降解效果;复合纤维膜具有较好的力学性能与优良的生物相容性,有望应用于抗菌包装材料及生物医用领域。     

聚乙烯吡咯烷酮/芦荟复合纳米纤维膜的制备及其性能

为提升聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的抗菌性能,将天然抑菌剂芦荟(Aloe)负载在PVP中,通过静电纺丝法制备不同质量比的PVP/Aloe复合纳米纤维膜。借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、接触角分析仪、表面张力计对该复合纳米纤维膜的形态、亲(疏)水性、粒径和基团结构进行表征与分析。结果表明：由于芦荟与PVP之间相互的物理作用,使制备的纳米纤维膜呈现相互分开又相互黏连的油条状结构,当PVP与芦荟的质量比为10∶4时,形成的油条状结构最为明显;PVP/Aloe复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌具有抑菌作用,抑菌率达到86.2%。     

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。     

Effect of electrospinning parameters on piezoelectric properties of electrospun PVDF nanofibrous mats under cyclic compression

The high piezoelectric response capacity of electrospun PVDF nanofibers is currently a challenging area of research, and this study attempts to optimize the piezoelectric properties of electrospun PVDF nanofibrous mat under controlled electrospinning process. Some experiments were designed to study the relationship between electrospinning processing parameters and the piezoelectric properties of PVDF mats under cyclic compression, and this relationship was compared with the change of crystalline structure features with the electrospinning parameters. The excitation method is based on low velocity compression test by cyclically pressing flat contactor on samples. The impact of each of processing parameters has been investigated. It was found that three electrospinning parameters including: applied voltage, feeding volume flow rate and syringe needle tip diameter, are significant influential factors to the piezoelectric properties of the electrospun PVDF nanofibrous mats. However, the feeding volume flow rate has a greater effect on the piezoelectric responses to cyclic compression than both applied voltage and volume flow rate does, and its effect on the piezoelectric responses is different from that of β-phase fraction of crystalline structure within PVDF nanofiber. It was also observed that the relationship between the piezoelectric peak intensity and the applied voltage as well as the feeding volume flow rate is nonlinear.