400-823-0080
info@biofabrication.cn     
当前位置: 主页 > 应用案例 > 能源环保 > 清华大学朱宏伟教授课题组近年在静电纺丝方面

清华大学朱宏伟教授课题组近年在静电纺丝方面

能源环保    2021-09-18 17:27

图片1.png

朱宏伟  教授、博士生导师

国家精品课《工程材料》主讲教师,“工程材料及加工”国家级教学团队成员,高被引科学家(Web of Science+科睿唯安)。从事材料信息学与低维材料研究。近年来承担国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市科技计划重大项目等科研项目。获国家自然科学二等奖和教育部自然科学一、二等奖。出版学术著作5部,获授权发明专利20余项,在Science, Chem. Rev. Soc., Sci. Adv., Adv. Mater., Nano Lett.等期刊上发表论文200余篇。

研究领域

材料信息学与深度学习

低维材料宏观组装与功能调控

能源材料、环境材料、传感材料

本文梳理了近年朱宏伟教授课题组在静电纺丝方面的研究进展,并按时间排序,供大家了解和学习。

 

Journal of Materiomics:形状各向异性Fe3O4纳米带的可控制备及微波吸收性能

通过静电纺丝和两步热处理制备了均匀的Fe3O4纳米带。通过控制静电纺丝前躯体溶液的组成和粘度,可以获得具有可调横向尺寸的Fe3O4纳米带。低Fe3O4含量(仅为16.7wt%)的样品在3GHz以上显示出较宽的最大有效吸收带宽(EAB),而横向尺寸较小的Fe3O4纳米带显示出4.93GHz的最大EAB。同时,横向尺寸较小的Fe3O4纳米带在10.10GHz时最低反射损耗达到-53.93dB,而最大EAB高达2.98GHz。

图片2.png

Jialiang Pan, et al., Controllable preparation and microwave absorption properties of shape anisotropic Fe3O4 nanobelts, Journal of Materiomics, 2021, 7, 957-966, DOI: 10.1016/j.jmat.2021.03.009

 

Nano Research:用于超快、线性响应和高灵敏度湿度传感的疏水性离子液体聚合物复合材料

在本研究中,作者制备了基于疏水离子液体和聚合物的柔性湿敏复合材料。疏水离子液体与疏水聚合物的结合实现了线性响应、高灵敏度、低湿度滞后。采用静电纺丝法制成的纤维膜由于其具有高比表面积的纤维结构,表现出超快响应,并且可以区分高达 120 Hz 的湿度变化。具有超快、线性响应和高灵敏度的湿度传感器在人体呼吸监测和灵活的非接触式开关方面显示出潜在的应用。为了更好地展示离子液体-聚合物复合材料的多功能性,作为概念证明,利用较低离子液体含量的复合材料在湿度传感模块中进行传感,并利用较高离子液体含量的复合材料作为电解质,制造了一种集成的湿敏变色装置在电致变色模块中。

图片3.png

Xuanliang Zhao, et al., Hydrophobic ionic liquid-in-polymer composites for ultrafast, linear response and highly sensitive humidity sensing, Nano Research, 2021, 14, 202–1209,  DOI: 10.1007/s12274-020-3172-3

 

Nano Researc:形状各向异性的Fe3O4纳米管高效微波吸收

本研究采用形状各向异性的低质量比Fe3O4纳米管(N:交联的纳米管结构使吸收体具有更高的电导率、多次散射、极化弛缓和更好的增反射表面,而形状各向异性的NTs保持了显著的多次共振,矫顽力更强。Ts)来实现有效的微波吸收。通过静电纺丝、两步热处理和机械剪切制备了不同长径比的纳米碳管。结果表明,采用33.3 wt.%的短Fe3O4纳米管的吸收体在17.32 GHz时的反射损耗最小,为-58.36 dB,厚度为1.27 mm,在1.53 mm时的有效吸收带宽(EAB)最大,为5.27 GHz。该研究为形状各向异性磁吸波材料的开发提供了一种方法,并拓宽了其作为磁吸波材料的实际应用。

图片4.png

Jialiang Pan, et al., Shape anisotropic Fe 3 O 4 nanotubes for efficient microwave absorption, Nano Research, 2020, 13, 621–629, DOI: 10.1007/s12274-020-2656-5

 

Journal of Materiomics:聚丙烯腈上的巢状多层结构氧化石墨烯膜用于超细颗粒的高效过滤

本研究报告了一种简单和可扩展的策略,制作多层结构的聚丙烯腈/氧化石墨烯(PAN/GO)空气过滤膜,通过结合多喷射静电纺丝和物理连接去除空气中的超细颗粒。方法允许薄聚丙烯腈纳米纤维和二维氧化石墨烯纳米片在非织造布上形成互穿键合结构,并组装成稳定的过滤介质。该复合膜可过滤300 nm颗粒,去除率为98.8%,压降为55 Pa,质量系数为0.34 Pa-1。这种多级PAN/GO过滤器有望在未来不仅在超细颗粒过滤和分离方面有更广泛的应用,而且在三维功能结构的设计中也有更广泛的应用。

图片5.png

Jing Li, et al., Nest-like multilevel structured graphene oxide-on-polyacrylonitrile membranes for highly efficient filtration of ultrafine particles,Journal of Materiomics, 2019, 5, 422-427, DOI: 10.1016/j.jmat.2019.02.011

 

Journal of Membrane Science:低过滤阻力氧化石墨烯-聚丙烯腈复合材料纳米纤维膜对PM 2.5的有效捕获

采用静电纺丝技术可控地制备了具有橄榄状珠子串结构和高孔隙率的氧化石墨烯/聚丙烯腈(GOPAN)复合纳米纤维膜。作为空气过滤器,纤维间空隙的GO膨胀产生的橄榄状结构显着降低了空气过滤器的压降。在低压降(8Pa)下,GOPAN膜的PM2.5去除效率表现出最高的效率(99.97%)。空气过滤器性能的显着提高归功于GO和设计的橄榄状珠子宏观结构。因此,在这项工作中开发的GOPAN复合膜具有开发和制造新一代过滤介质的巨大潜力。

 

图片6.png

Jing Li, et al., Nanofibrous Membrane of Graphene Oxide-in-Polyacrylonitrile Composite with Low Filtration Resistance for the Effective Capture of PM 2.5, Journal of Membrane Science, 2018, 551, 5-92, DOI: 10.1016/j.memsci.2018.01.025

 

近年来,朱宏伟教授团队使用永康乐业静电纺丝设备发表了大量的文章,在空气过滤、屏蔽材料获得了一系列的研究成果。

永康乐业作为行业内的领导者,通过在对客户的具体服务案例中不断检验和发展,逐渐形成了针对静电纺丝技术中关键材料、关键工艺和关键设备的技术体系。

未来,永康乐业在除了在静电纺丝领域继续深耕外,进一步提供3D打印设备、瞬时纳米复合平台、微流控工作站和自动化层层自组装制备装置等一系列科技服务,力争为广大科研工作者提供更好的产品和服务。