熔体微分静电纺丝纳米纤维高效绿色制备技术

纳米纤维在生物医疗、高效过滤及生化防护等领域有着广泛的应用前景。静电纺丝被学术界及工业界认为是最具产业化制备纳米纤维的前景技术之一,其中熔体静电纺丝无需使用溶剂,相比溶液静电纺丝,避免了有毒溶剂残留、回收及处理等问题,是聚合物纳米纤维绿色制造的发展方向。然而,受到装备复杂、工艺滞后的影响,熔体静电纺丝始终未能突破纤维细化难、制备效率低的瓶颈。为此,团队创新提出了熔体微分静电纺丝新方法,经过十余年探索,围绕其工艺、装备、材料及应用等进行了系统的研究,率先实现了500 nm范围内熔体电纺纳米纤维的工业化制备,并建立了世界上第一套熔体微分静电纺丝纳米纤维工业化生产线。本文将从熔体微分静电纺丝的机理、关键技术、纳米纤维批量绿色制造及应用三个方面介绍熔体微分静电纺丝的研究成果及最新进展。     

熔体微分静电纺丝聚丙烯纤维的吸油性能研究

利用自制熔体微分静电纺丝装置制备不同纺丝温度条件的聚丙烯纤维。获得纤维的平均直径为810 nm,单个喷头产量达13 g/h;电纺纤维接触角分布在140°~150°,对比数据发现接触角与纤维直径无明显关系;聚丙烯纤维棉相对机油的最大初始吸油率、吸油倍率和保油率分别为235、158和62 g/g。初步探究吸油机理表明,吸油倍率随纤维直径的减小、孔隙率的增加、油品黏度的增加有增大的趋势,纤维样本重复吸/放油7次后,其吸油倍率为原来的59%~78%。     

静电纺丝法制备组织工程纳/微米纤维支架

静电纺丝是一种简便易行的新型组织工程多孔支架制备方法,电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能.由于具有与天然细胞外基质相近的纳米级结构,电纺支架能够仿生细胞外基质的结构特点,使之有望成为理想的组织工程支架.文中介绍了静电纺丝和同轴静电纺丝的基本原理和发展过程、电纺支架的加工方法和结构特点以及电纺纤维的定向收集技术,阐述了各种天然和合成聚合物纳/微米电纺支架在软骨、骨、血管、心脏、神经等组织工程领域的应用,并展望其应用前景.     

静电纺丝技术制备TiO_2纳米纤维的研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙醇溶液为基体,加入体积分数为6%的钛酸异丙酯,制得前驱体溶液,在高电场强度下用静电纺丝法制备了PVP/Ti(OCH(CH3)2)4复合纳米纤维,经600℃高温煅烧得到金红石和锐钛矿混杂的二氧化钛(TiO2)纳米纤维,直径约150～200 nm.研究了不同电纺参数对PVP/Ti(OCH(CH3)2)4复合纳米纤维的形貌的影响.通过差热-热重分析(TG-DSC)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)等分析测试手段对制得的TiO2纳米纤维进行表征.     

熔体静电纺丝3D电场模拟

采用有限元分析软件ANSYS对熔体静电纺丝平台模型进行三维电场模拟。分析了纺丝系统在不同电压下的电场分布情况,重点讨论了内锥面喷头间距对纺丝尖端电场的影响。发现在间距为100mm时,内锥面喷头纺丝尖端场强分布最为均匀|纤维路径上的场强随着喷头数量、施加电压的增加而增加,随着喷头间距增加无明显变化;场强较强处出现在纺丝尖端和接收板边缘。在模拟基础上研发了新型一分四的熔体微分静电纺丝机,制备了均匀分布的纤维,为进一步设计纳米纤维宏量化生产的纺丝设备提供参考。     

静电纺丝制备二氧化硅纳米纤维

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶凝胶法制备硅溶胶,研究了体系中水、盐酸的含量对其电纺性能的影响.用电纺法制备出表面光滑、尺寸均匀,直径500~600 nm的二氧化硅(SiO2)纳米纤维.由静电纺丝得到的SiO2纳米纤维经室温下干燥和800℃高温煅烧后,分别用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱法(FTIR)、热重分析法(TG)对其进行了表征和分析.     

熔体静电纺丝中电极材质和形状对电场和纤维的影响

电场强度大小及分布对静电纺丝工艺的成纤形貌和接收面积具有重要影响。采用COMSOL Multiphysics分析软件建立电场分析的有限元模型,分别研究了熔体静电纺丝工艺中接收电极材质和形状对电场分布的影响,结果表明塑料在一定程度上削弱了电场强度,但是增加了电场的均匀度。通过扫描电子显微镜观测了接收电极材质和形状对纤维直径和形貌的影响,发现在不同的接收电极形状中,中空电极内环边缘电荷聚集,纤维摆动路径延长,获得较多的羊毛圈状纤维;对于方格状电极板,由于大方格的孔隙较大,削弱了电场,纤维直径较粗,中方格尺寸相对适中,可能对电场有一定的均化作用,因此降落到中方格电极板上的纤维沉积面积最大。     

静电纺丝技术制备TiO2纳米纤维与表征

采用静电纺丝技术制备了PVP/Ti（SO4）2复合纳米纤维.将PVP/Ti（SO4）2复合纳米纤维在700℃焙烧10h,获得了晶态的TiO2纳米纤维.XRD分析表明,700℃煅烧后得到的是以金红石型为主的混晶型TiO2. SEM分析结果表明,TiO2纳米纤维的直径为80nm.     

静电纺丝技术制备二氧化铈纳米纤维

采用静电纺丝技术制备了PVP／Ce（NO3）3复合微米纤维,研究了反应体系的最佳组成,获得了最佳制备条件。将PVP／Ce（NO3）3复合微米纤维在600℃焙烧10h,获得了晶态CeO2纳米纤维。XRD分析表明,PVP／Ce（NO3）3复合纤维为无定型,CeO2纳米纤维为立方晶系,空间群为OH^5-F^M3m。SEM分析表明,PVP／Ce（NO3）3复合微米纤维表面光滑,平均直径约为1．0～2．0μm;所制备的CeO2纳米纤维的平均直径为300nm,长度大于50μm。     

内外双层锥面熔体微分静电纺丝实验研究

为了进一步提高单喷头纤维的产量,在熔体微分静电纺丝的基础上,设计开发了一种结合内外锥面的双层熔体微分静电纺丝装置。通过COMSOL Multiphysics数值仿真软件对其电场进行对比分析,得出增加的内层锥面对外层电场有一定的削弱作用。通过实验分析了内层锥面伸出距离对内外层射流的影响,找到了最佳参数,并且在此参数下,验证了不同电压下的纺丝效果,结果表明,随着电压的增加,内外层锥面电场增加程度相同,内外层纤维直径达到了均匀分布。最后分别采用吹风和吸风辅助对纤维进行了细化,为静电纺丝法制备超细纤维的产业化提供参考。     

帕金森病研究进展

 帕金森病（PD）是常见的神经系统变性疾病,典型的PD病理表现为脑中黑质多巴胺神经元退行性变和路易小体沉积,但这些改变不能完全解释PD产生的临床症状,目前PD的发病原因及机制尚不明确,尚未建立系统的早期诊断及保护治疗方式。随着诊断及治疗技术的提高,生物学标记物、脑网络及神经调控等有望为PD早期诊断、机制探索及个体化治疗提供基础。本文综述了PD在生物学标记物、脑网络研究及神经调控治疗领域的研究进展。     

咪唑啉酮类杀菌剂的研究进展

作为一类新的线粒体呼吸抑制剂,咪唑啉酮杀菌剂对卵菌表现出优良的抑制活性．本文综述了5,5-双取代咪唑啉酮类杀菌剂的研究进展,也总结了我们课题组利用氮杂Wittig反应合成具有杀菌活性咪唑啉酮衍生物的研究工作．     

电磁超材料研究进展

 简介了电磁超材料的定义、性质和分类,综述了电磁超材料研究的常用等效媒质理论、电磁参数提取方法、电磁超材料的具体实现方式、二维电磁表面及其机理、电磁超材料的典型应用等研究进展,展望了电磁超材料的发展趋势。     

直线式双组分熔体微分电纺“月牙状”聚丙烯纤维制备

搭建直线式熔体微分电纺设备,制备了聚丙烯（PP）和聚乳酸（PLA）双组分纤维,将所制样品放入丙酮水溶液中作浸泡处理,溶解PLA组分获得PP单组分异形纤维;然后对PLA添加增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）进行降黏处理,以达到改变PLA熔体流动速率（MFRs）的目的,探究不同MFRs差异所产生的不同包裹现象。研究结果表明,两种组分的MFRs差异对双组分纤维的包裹现象产生显著影响,且通过实验可知,当ATBC质量分数为6%的PLA与PP共纺时,可得到形貌最佳的PP组分异形纤维。     

圈量子宇宙学的新进展

圈量子宇宙学在国际引力和宇宙学界日益成为一个热门的研究领域.本文将介绍圈量子引力理论的基本想法及其对称约化模型-圈量子宇宙学的基本结构与最新进展.新进展侧重于圈量子宇宙学的动力学构造及其有效理论的研究.     

Recent advances in fermentative biohydrogen production

Hydrogen energy, as a kind of clean energy with great potential, has been a hotspot for study worldwide. Based on the recent research on biohydrogen production, this paper gives a brief review on the following aspects： fermentative hydrogen production process and the engineering control statagy, key factors affecting the efficiency of hydrogen production, such as substrates, cysteine, metal ions, anaerobic fermentation terminal products, and formic acid and ammonia. Moreover, anaerobic fermentative hydrogen-producing strain and regulation and control of enzyme gene in fermentative hydrogen production are also discussed. Finally, the prospect of anaerobic fermentative biohydrogen production is proposed in three study areas, namely developing new techniques for breeding hydrogen-producing bacteria, exploitations of more strains and gene resources, and intensifying the application of microbial molecular breeding in hydrogen production.     

电子结构计算方法研究进展

电子结构方法是化学物理研究中的一个重要的研究领域。电子结构方法普遍被用来计算分子和固体材料的各种物理和化学性质,并在理解各种化学反应机理方面有着重要的基础地位。改进现有方法、发展新的电子结构方法一直是该领域的研究热点。分析和讨论了电子结构计算方法特别是基于波函数的低标度电子结构方法研究的最新进展;报告了最近在定域关联方法的发展及其在有机光电材料理论研究的应用方面所作的工作,结果表明,定域关联方法可以在大幅度降低计算代价的同时保证计算精度,是一种很有前途的实现低标度电子结构方法的途径。