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东华大学丁彬教授综述:功能微纳米聚合物纤维材料:超细二维纳米蛛网、致密粘连纤维膜、多级网孔结构纤维气凝胶
2019-07-17  来源:高分子学报

  东华大学丁彬教授课题组在《高分子学报》2019年第8期发表的特约专论中论述了近几年来该课题组在功能微纳米纤维材料方面的工作进展,主要综述了超细二维纳米蛛网、致密粘连纤维膜、多级网孔结构纤维气凝胶三种特殊微纳米聚合物纤维材料的结构成型机制及其特效应用。对静电纺微纳米纤维材料的发展进行了展望,为其高效批量化制备和应用领域拓宽提供了新思路。

  微纳米纤维材料作为一种新兴的纤维材料,因具有比表面积大、孔隙率高、孔道连通性好等特点,而成为当前纤维材料领域研究的重点和前沿。目前,制备微纳米纤维的方法主要包括海岛法、拉伸法、相分离法、静电纺丝法等,其中静电纺丝法因具有可纺原料种类丰富、纤维结构可调性好、多元大发排列3结合性强等优势,是当前制备微纳米纤维的重要方法之一。

  静电纺丝法是利用高压静电作用直接将聚合物溶液加工成微纳米纤维的方法,整个过程发生时间极短,且涉及荷电聚合物溶液射流的形成、拉伸细化、形变/相变等一系列复杂的变化(图a)。当前静电纺纤维材料仍面临一些瓶颈问题,如纤维直径难以进一步细化、纤维孔结构稳定性差、纤维难以构筑体型材料等。因此,从静电纺纤维的成型过程出发,通过对动态加工过程进行分段调控与集成优化,有望实现微纳米纤维材料的结构调控,进一步拓展微纳米纤维材料的应用领域。

  丁彬教授课题组在《高分子学报》2019年第8期发表的专论中论述了近几年来该课题组在功能微纳米纤维材料方面的工作进展:

  (1)提出“射流+液滴”复合喷射模式,揭示聚合物液滴相分离成网的机制,获得了平均直径<20nm的超细网状纤维材料—“纳米蛛网”(图b);

  (2)提出了湿度诱导致密粘连结构成型的方法,通过湿度调控射流聚合物/溶剂相分离,获得了孔结构稳定的纤维膜(图c);

  (3)提出了静电纺纤维的冷冻重构新方法,通过溶剂晶体诱导纤维体型结构成型,获得了多级网孔结构纤维气凝胶(图d)。

  此外,专论系统评述上述三种纤维材料在空气过滤、防水透湿、吸音保暖等领域的特效应用。最后,该专论还对静电纺微纳米纤维材料的发展进行了展望,为其高效批量化制备和应用领域拓宽提供了新思路。

  论文链接:http://www.gfzxb.org//article/doi/10.11777/j.issn1000-3304.2019.19069

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