納米纖維薄膜
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-07-30
納米纖維薄膜的實(shí)例教程
共聚焦熒光顯微鏡的結(jié)果表明TTVB被均勻的負(fù)載到了納米纖維中，對(duì)納米纖維的微觀結(jié)構(gòu)和尺寸沒(méi)有明顯影響。此外，TTVB@NM也具有較強(qiáng)的ROS 產(chǎn)生能力以及溫和的光熱效應(yīng)，有利于實(shí)現(xiàn)光動(dòng)力/光熱協(xié)同的抗菌。
圖3. 負(fù)載TTVB的納米纖維薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、活性氧產(chǎn)生能力、過(guò)濾效率、透氣性以及表面接觸角表征。
作者使用氣溶膠發(fā)生器制備了直徑為1 ~ 5 μm的含有致病微生物的微小顆粒以模擬人類打噴嚏或咳嗽時(shí)產(chǎn)生的氣溶膠（圖4），進(jìn)而研究了TTVB@NM對(duì)致病氣溶膠的攔截能力。結(jié)果表明，TTVB@NM表面附著了很多病原菌，且薄膜的下表面沒(méi)有病原菌穿過(guò)。進(jìn)一步的，作者將含有多種病原微生物的氣溶膠噴到薄膜表面，然后將其置于日光下輻照5或者10分鐘，結(jié)果表明，TTVB@NM可在10分鐘的陽(yáng)光照射下有效滅活含細(xì)菌(抑制率為99%)、真菌(抑制率為88%)和噬菌體(抑制率為99%)的致病性氣溶膠。
圖4. 負(fù)載TTVB的納米纖維薄膜對(duì)含有病原菌的氣溶膠的過(guò)濾能力以及在太陽(yáng)光下對(duì)其表面附著的病原菌的滅活能力研究。
相關(guān)研究工作目前以“AIEgen-loaded nanofibrous membrane as photodynamic/photothermal antimicrobial surface for sunlight-triggered bioprotection”為題目發(fā)表在Biomaterials上，文章第一作者為深圳大學(xué)AIE研究中心李夢(mèng)博士，通訊作者為深圳大學(xué)AIE研究中心王東副教授和香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士。
展開(kāi) 本文報(bào)告使用靜電紡絲，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單折疊和熱壓，制備出高導(dǎo)熱但電絕緣的熱塑性聚合物基BNNS納米復(fù)合薄膜，具有簡(jiǎn)單性和適應(yīng)性以用于商業(yè)生產(chǎn)。聚偏二氟乙烯（PVDF）用作基體，BNNSs沿聚合物薄膜的面內(nèi)方向取向和相互連接，使PVDF / BNNS納米復(fù)合薄膜在33wt％BNNS負(fù)載量時(shí)具有超高的面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)16.3 W/（m·K）。此外，納米復(fù)合膜具有比原始PVDF更好的電絕緣性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬，證明了這種納米復(fù)合薄膜在電源熱管理中的潛在應(yīng)用。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 PVDF / BNNS納米復(fù)合薄膜的制備方案
圖2 纖維和納米復(fù)合材料薄膜的微觀結(jié)構(gòu)或形態(tài)圖
a）PVDF纖維的SEM圖像;
具有20wt％（b）和33wt％（c）BNNS的納米復(fù)合纖維的SEM圖像;
（d，e）具有33wt％BNNS的納米復(fù)合纖維的TEM圖像，d）中的插圖是互連和線性排序的BNNS的模擬形態(tài)；
具有33wt％（f）和20wt％（g）BNNS的垂直折疊的納米復(fù)合纖維的SEM圖像;
具有33wt％BNNS的納米復(fù)合膜的SEM圖像（h）和照片（i）。
展開(kāi) “材料之王”石墨烯是目前最薄、最強(qiáng)的材料，單層石墨烯的厚度僅有0.34納米。然而，你也許不知道傳承了幾千年的蠶絲也是由厚度僅為0.4納米的絲素纖維帶有序組裝而成的，可謂“納米絲帶”。絲巾中一根蠶絲的直徑，大約等于三萬(wàn)多層絲素納米纖維帶疊加起來(lái)的厚度。
近日，國(guó)際著名期刊《ACS Nano》以全文形式報(bào)道了東華大學(xué)纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的張耀鵬教授、邵惠麗教授團(tuán)隊(duì)在蠶絲領(lǐng)域的重要研究成果，論文題為“單分子層厚度的納米絲帶：絲材料的潛在構(gòu)筑基元”（Single Molecular Layer of Silk Nanoribbon as Potential BasicBuilding Block of Silk Materials）。該論文第一作者為博士生牛欠欠，共同通訊作者為東華大學(xué)吳榮亮副教授、紐約州立大學(xué)石溪分校Benjamin S. Hsiao教授。
蠶絲和蜘蛛絲的優(yōu)異性能取決于其多級(jí)結(jié)構(gòu)在介觀尺度的有序排列。作為蠶絲多級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)構(gòu)筑單元，絲素納米纖維對(duì)人造蜘蛛絲等高性能絲蛋白材料的設(shè)計(jì)和構(gòu)筑尤其重要。張耀鵬教授團(tuán)隊(duì)利用氫氧化鈉/尿素水溶液體系，在低溫下將蠶絲逐級(jí)剝離為厚度約0.4納米、寬度約27納米的蠶絲納米纖維帶。這也是目前為止世界最薄的絲素納米纖維帶，其厚度僅為絲素蛋白的單分子層厚度，與單層石墨烯厚度相當(dāng)。該納米纖維帶主要由天然蠶絲中原生的β-折疊片層、無(wú)規(guī)線團(tuán)以及α-螺旋構(gòu)象構(gòu)成。研究者通過(guò)原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡及小角X射線散射技術(shù)等多種表征技術(shù)確認(rèn)了上述信息，并通過(guò)計(jì)算機(jī)分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)，模擬了蠶絲在氫氧化鈉/尿素水溶液中剝離為絲素納米纖維的動(dòng)態(tài)過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，提出了全新的蠶絲多級(jí)結(jié)構(gòu)模型。
蠶絲多級(jí)結(jié)構(gòu)模型圖
基于絲素納米纖維帶懸浮液，該團(tuán)隊(duì)制備了超薄、超韌、高透明的絲素納米纖維薄膜。
展開(kāi) 薄膜包裝材料成為傳播新冠病毒的一個(gè)確認(rèn)重要途徑。仿生微納米結(jié)構(gòu)可通過(guò)物理作用‘刺破’細(xì)菌，而新冠病毒尺寸僅為100納米左右，無(wú)法直接利用微納米結(jié)構(gòu)殺滅。納米銀/銅懸浮液可有效殺滅病毒。如何提高納米銀/銅在薄膜表面殺滅新冠病毒效率降低間接傳播病毒風(fēng)險(xiǎn)，建立抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)技術(shù)是全球抗擊新冠疫情亟待解決的難題之一。
愛(ài)爾蘭都柏林大學(xué)助理教授張楠博士與蘇州大學(xué)周宇陽(yáng)博士在《Nano Letters》期刊上發(fā)表了題為“Enhancement of Antiviral Effect of Plastic Film against SARS-CoV-2: Combining Nanomaterials and Nanopatterns with Scalability for Mass Manufacturing”的文章（DOI: 0.1021/acs.nanolett.1c02266）。本課題設(shè)計(jì)并建立了多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)工藝。利用研制的納米銀/銅聚乙烯醇（PVA）墨水和陽(yáng)極氧化鋁（AAO）模板，分別結(jié)合超聲霧化噴涂技術(shù)和納米壓印技術(shù)（NIL），在PE和PET薄膜表面構(gòu)造出經(jīng)納米顆粒修飾的錐形矩陣，提高了殺滅新冠病毒的效率。
本技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三方面：
一、高效殺滅新冠病毒，多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)PE和PET薄膜可在1h內(nèi)降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)活性新冠病毒；
二、耐久性，5次模擬手摩擦實(shí)驗(yàn)后，微納米結(jié)構(gòu)保持完整；
三、工業(yè)化前景，原料及技術(shù)成本低，具有連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)前景。
展開(kāi) 多糖和蛋白質(zhì)納米纖維是地球上最主要的兩種生物聚合物納米纖維，具體包括纖維素納米纖維、甲殼素納米纖維、絲納米纖維、膠原納米纖維和明膠納米纖維。生物聚合物納米纖維的制備方法主要包括：生物材料納米解纖、從小分子中生物合成和靜電紡絲。隨后，文章重點(diǎn)介紹了使用不同生物聚合物納米纖維作為基本構(gòu)筑單元開(kāi)發(fā)納米發(fā)電機(jī)的研究進(jìn)展。生物聚合物納米纖維可以通過(guò)直接利用/化學(xué)改性/復(fù)合活性單元等方法來(lái)制備薄膜、納米紙、氣凝膠、泡沫等，用于納米發(fā)電機(jī)開(kāi)發(fā)；通過(guò)設(shè)計(jì)使塊體材料具有優(yōu)化的孔尺寸、孔結(jié)構(gòu)、粗糙度、納米纖維有序排列或堆疊、復(fù)雜結(jié)構(gòu)等，以進(jìn)一步優(yōu)化并提升納米發(fā)電機(jī)的性能和功能。近年來(lái)，生物聚合物納米纖維除了被用于研發(fā)摩擦納米發(fā)電機(jī)和壓電納米發(fā)電機(jī)外，也被逐步應(yīng)用在利用濕氣或滲透能發(fā)電的發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。
生物聚合物納米纖維的開(kāi)發(fā)和利用在納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域具有很大的潛力，但進(jìn)一步優(yōu)化納米發(fā)電機(jī)的性能和功能仍面臨著許多挑戰(zhàn)。如何利用更有效的方法開(kāi)發(fā)不同種類的生物聚合物納米纖維，如何對(duì)生物聚合物納米纖維進(jìn)行化學(xué)改性引入更多類型的活性基團(tuán)，如何制造更多類型生物聚合物納米纖維衍生塊體材料用于各種類型的納米發(fā)電機(jī)開(kāi)發(fā)等，仍有待于后續(xù)深入研究。
原文鏈接：
https://spj.sciencemag.org/journals/research/2021/1843061/
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東北林業(yè)大學(xué)陳文帥教授：植物細(xì)胞壁納米結(jié)構(gòu)與納米纖維素的化學(xué)純化處理結(jié)合機(jī)械解纖法制備
中科院納米能源所王中林院士和楊亞研究員《Sci. Adv.》
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納米纖維薄膜的最新內(nèi)容
來(lái)源 | Composites Part A
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背景介紹
隨著航空技術(shù)的進(jìn)步，高超音速飛行器在軍事應(yīng)用中不斷發(fā)展。飛機(jī)的部件在超高速飛行過(guò)程中會(huì)受到高溫的影響。同時(shí)，隱形技術(shù)對(duì)于避免被敵方雷達(dá)探測(cè)至關(guān)重要。因此，開(kāi)發(fā)具有電磁波衰減和隔熱能力的多功能材料對(duì)科學(xué)家和工程師具有重要意義。氣凝膠是一種多孔材料，由具有空氣-氣相的微孔固體組成。獨(dú)特的互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有密度低
來(lái)源 | ACS Nano
01
背景介紹
在日常生活中，保持體溫對(duì)人類的生存至關(guān)重要，特別是對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間暴露在寒冷和多風(fēng)環(huán)境中的人，如高海拔地區(qū)的士兵和工人。如纖維、金屬、氣凝膠、泡沫等各種先進(jìn)材料已被用于保溫，防止人體的熱量損失。特別是氣凝膠，其熱導(dǎo)率低至15 mW/mK，表現(xiàn)出優(yōu)越的保溫能力。這種優(yōu)異的性能可歸因于高孔隙率(>90%)、相互連接的多孔納米結(jié)構(gòu)和孔徑低于氣體分子的平均自由程
另外，從被動(dòng)輻射制冷角度，設(shè)計(jì)材料不僅要反射大部分的入射光，還要在大氣窗口中具有強(qiáng)烈發(fā)射功能，目前已報(bào)道的輻射制冷材料可分為四類：多孔/顆粒分布聚合物薄膜、光子材料、天然木材和納米纖維薄膜。
圖3 納米纖維膜在光熱調(diào)控中的應(yīng)用。
來(lái)源 | ACS Nano
01
背景介紹
隨著化石燃料燃燒產(chǎn)生的溫室氣體迅速增加，近年來(lái)，全球極端天氣越來(lái)越頻繁。惡劣的天氣會(huì)影響人體的熱舒適性，導(dǎo)致中暑、皮膚損傷，甚至死亡。雖然已開(kāi)發(fā)出各種主動(dòng)熱管理系統(tǒng)，如空調(diào)等能源密集型產(chǎn)品，但其不方便便攜式使用。因此，開(kāi)發(fā)被動(dòng)式高性能熱管理紡織品尤為重要，它既能提高個(gè)人的熱舒適度
結(jié)晶聚合物的取向過(guò)程經(jīng)歷了 2 個(gè)階段的結(jié)構(gòu)變化：1）非晶區(qū)形成微纖結(jié)構(gòu)，晶區(qū)晶片分裂成數(shù)個(gè)被非晶微纖維夾雜的晶段，2）晶片之間的系帶分子從晶塊中被拔出，在更高 λ 下發(fā)生進(jìn)一步取向，取向過(guò)程中非晶區(qū)的無(wú)規(guī)分子鏈取向是決定納米纖維或薄膜導(dǎo)熱提升的關(guān)鍵。
拉伸非晶彈性體或玻璃態(tài)聚合物時(shí)分子鏈沿外力重排，取向誘導(dǎo)結(jié)晶進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)有序性，如 6a 所示。
近年來(lái)，高性能PI納米纖維薄膜在導(dǎo)熱領(lǐng)域得到了廣泛的研究。以及利用氧化石墨烯/膨脹石墨復(fù)合制備了具有高導(dǎo)熱性的多層電磁干擾屏蔽柔性薄膜。根據(jù)其他研究結(jié)果表明，通過(guò)在BNNS之間建立橋梁來(lái)提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
2023年6月4日，南極熊獲悉，來(lái)自麻省理工學(xué)院的工程師團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)的方法來(lái)制備陶瓷納米纖維強(qiáng)化 Inconel 718材料，以用于金屬 PBF 增材制造工藝。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們的這種采用陶瓷納米線強(qiáng)化3D打印金屬粉末的方法同樣可用于改進(jìn)許多其他材料。航空航天和能源生產(chǎn)領(lǐng)域許多重要應(yīng)用的關(guān)鍵材料必須能夠承受高溫和拉伸應(yīng)力等極端條件而不會(huì)失效，所以，MIT開(kāi)發(fā)的這種新型強(qiáng)化高溫合金在航空航天等高要求領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景
來(lái)源 | Journal of Advanced Ceramics
原文 | https://doi.org/10.1007/s40145-022-0606-2
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背景介紹
個(gè)人熱量調(diào)節(jié)技術(shù)可以使人們單獨(dú)控制熱環(huán)境，從而顯著地提高個(gè)人熱舒適性。在極端環(huán)境條件下，保持熱舒適度對(duì)人體的身心健康非常重要
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，基于納米粒子的先進(jìn)新材料專業(yè)廠商N(yùn)anobrick成功研制出全彩色(full-color)電子紙(E-Paper)薄膜。 Nanobrick實(shí)現(xiàn)世界上首次成功利用光晶體成功開(kāi)發(fā)全彩色電子墨水，但由于薄膜化限制，在擴(kuò)大應(yīng)用上存在限制。通過(guò)此次薄膜研發(fā)，成功制作納米材料可變色薄膜，加快了全彩色電子紙的商業(yè)化進(jìn)程。 Nanobrick公司1月19日表示，其成功研制了
子 彈出膛，動(dòng)力來(lái)源于腔體內(nèi)彈藥燃燒產(chǎn)生的高壓氣體。火箭發(fā)射，依賴于推進(jìn)劑產(chǎn)生的逆向高速熱氣流動(dòng)力。而粒子液-液界面自組裝(即粒子從體相中游離分散的狀態(tài)到達(dá)界面以密集組裝體形式存在)過(guò)程中，卻需要 “跋山涉水”，僅有少量“佼佼者粒子”通過(guò)克服動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)吸附勢(shì)壘，組裝于界面。那么，如果在納米粒子界面自組裝過(guò)程中，給予強(qiáng)大的“燃料動(dòng)力
