雜化纖維的案例
Sci.》綜述：有機/無機雜化纖維設計及電化學能源應用
有機/無機雜化纖維 (OIHFs) 是一種柔性的一維材料，具有相對較高的縱橫比（>100，? < 100 μm）和離散的有機/無機物種。因其固有的高比表面積和柔韌性、各向異性、可調節(jié)的化學成分和可控的雜化結構，在各種電化學能源應用中引起了極大的關注。OIHFs不僅結合了有機和無機組分的固有優(yōu)勢，還由于有機和無機成分之間的協(xié)同相互作用產(chǎn)生了一些新特性。有機纖維基體具有大比表面積、高柔韌性、低密度以及獨特的各向異性，被認為是摻入各種無機成分的理想基材。無機組分，如雜原子、金屬（或非金屬）納米粒子及其化合物可以通過不同的形式與纖維基質結合，從而賦予有機纖維基體優(yōu)越的電化學性能。
近日，東華大學楊建平教授團隊與朱美芳院士、伍倫貢大學Jun Chen教授合作，在《Advanced Science》期刊撰寫了題目為“Organic/Inorganic Hybrid Fibers: Controllable Architectures for Electrochemical Energy Applications”的綜述論文。
圖1. OIHFs 的代表性結構和發(fā)展概圖
文章全面概述了OIHFs的先進合成方法、可調的結構特征與電化學性能之間的關系。首先定義了雜化纖維的基本概念，并討論了其組成、特性以及表征方法。通過對整體、內部和界面結構的精確調控，詳細描述了OIHFs的可控合成。
展開 東華大學成艷華、朱美芳教授團隊：“軟-硬”協(xié)同雜化策略構筑軍民兩用功能纖維復合材料
（圖1.硅-纖維素復合氣凝膠制備流程及多級形貌圖）
基于研究組提出的有機無機多尺度多維度雜化理論和近年的工作基礎，圍繞國家新型戰(zhàn)略性材料發(fā)展，以輕質、柔性、高絕熱性材料為研究目標，將軟且韌的有機納米纖維引入硬且脆的無機硅網(wǎng)絡中，通過跨尺度（分子-納米-微米）結構設計，獲得宏觀具有高柔韌性和高絕熱性的纖維復合氣凝膠材料。多尺度“軟-硬”協(xié)同雜化策略如圖1：分子尺度上，采用低交聯(lián)密度的硅源增加硅網(wǎng)絡的韌性；納米尺度上，利用纖維素納米纖維和硅網(wǎng)絡界面間的強結合能力確保材料的機械完整性；微米尺度上，通過纖維橋聯(lián)復合網(wǎng)絡結構實現(xiàn)復合材料的高孔性和柔韌性。采用該策略設計的纖維復合氣凝膠在國防軍工、航空航天、能源管理、民用保暖等領域都有較為廣闊的應用前景。
（圖2. “軟-硬雜化”纖維復合氣凝膠（BC-Si）的拉伸穩(wěn)定性及高柔性）
該納米纖維-硅復合氣凝膠具有極低的熱導率15.3 mW m?1 K?1，孔隙率高達93.6%，比表面積達660 m2g?1，可支撐起高于其本身質量4個數(shù)量級的重物，并可進行彎折，卷曲，折疊等，且能夠隨意裁剪（圖2）?；谌嵝詮秃蠚饽z優(yōu)異的絕熱性能（圖3），進一步，制備了具有電熱-絕熱一體化雙模式的高效熱管理器件，極大提高能量利用效率?；?em>纖維復合氣凝膠優(yōu)異的疏水性和高度多孔性，這一材料還可以應用于環(huán)境污染物處理等重點領域。
（圖3.“軟-硬雜化”纖維復合氣凝膠的高絕熱性能）
該項工作得到了國家自然科學基金、上海市科技創(chuàng)新行動計劃、上海市自然科學基金（探索類）、國家重點研發(fā)計劃和教育部創(chuàng)新團隊等項目的聯(lián)合資助。
來源：高分子科學前沿
展開 東華大學侯愷/朱美芳院士《JMCA》異構/堅韌/穩(wěn)定/導電/凝膠纖維基可穿戴應變傳感器
圖
5：PANI-6/PMON混合凝膠纖維集成織物用于監(jiān)測人體運動和壓力感應的柔性陣列傳感器的實時相對電阻變化。
圖
6
.
在液體環(huán)境中對PANI-6/PMON雜化凝膠纖維的機械感測。
【總結】
團隊提出了具有異質網(wǎng)絡的強韌導電性
PANI/PMON雜化凝膠纖維，以實現(xiàn)感覺功能。得益于多分子相互作用以及協(xié)同的疏水性和親水性網(wǎng)絡結構，此類混合凝膠纖維具有機械耐久性，液體環(huán)境穩(wěn)定性和寬應變響應性能，然后可以有效且協(xié)同地集成到基于凝膠纖維的柔性可穿戴傳感器中。
值得注意的是，這些基于混合凝膠纖維的傳感器不受復雜液體環(huán)境（例如水和鹽水）的干擾，有助于在空氣/潮濕條件下穩(wěn)定，超靈敏地實時監(jiān)測人體運動和生理信號。
團隊
非常希望這樣的PANI/PMON混合凝膠纖維能夠很好地用作可穿戴和植入式傳感器，用于健康監(jiān)
測，創(chuàng)新的電子產(chǎn)品和人機交互。
參考文獻
：
doi.org/10.1039/D1TA02422A
版權聲明
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高分子材料科學
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展開 黃維院士團隊: 電紡共軛聚合物雜化微米纖維發(fā)光調制與導電性研究
從圖3(a)熒光光譜中可以看到PPFOH/PVK聚合物纖維有兩個發(fā)射區(qū)域：440~460 nm的藍光發(fā)射和520~550 nm的綠光發(fā)射，前者主要來源于PPFOH芴基主鏈的發(fā)射，后者則主要歸功于聚芴分子鏈間聚集體的發(fā)射。隨著PPFOH與PVK質量比的增加，PPFOH/PVK聚合物共混纖維低能帶發(fā)射逐漸增強(520~550 nm)而深藍光發(fā)射(440~460 nm)明顯減弱，這說明隨著共混PPFOH含量增加，聚芴內部從高能發(fā)射帶向低能發(fā)射帶的能量轉移逐漸增強。同時，隨著PPFOH與PVK的共混比例的增加，PPFOH/PVK纖維中PPFOH聚合物鏈之間的聚集程度會隨著其含量的增加而增強，從而產(chǎn)生從PPFOH單鏈(藍色發(fā)射)到鏈聚集體或激基締合物(綠色發(fā)射)更為高效的能量轉移。通過調控能量轉移，隨著PPFOH含量的增加，綠-黃光發(fā)射強度增加，同時，藍光發(fā)射強度減弱，實現(xiàn)對復合纖維發(fā)光顏色的精準調控。從圖3(b)色坐標中可以看出PPFOH/PVK聚合物纖維發(fā)光顏色可以從深藍色(0.18, 0.17)調到天藍色(0.24, 0.26)再到近白光(0.26, 0.30)、藍綠色(0.31, 0.32)、綠色(0.30, 0.37)以及黃色(0.42, 0.40)。
圖3
(a)PPFOH/PVK
聚合物纖維的熒光光譜圖和
(b)
對應的色坐標圖
在制備上述多色發(fā)射的PPFOH/PVK纖維基礎上，他們進一步制作了纖維基二極管(如圖4中插圖所示)，二極管通道約100μm，并測定了單根PPFOH/PVK聚合物纖維的I-V曲線(圖4)。研究表明，PPFOH/PVK聚合物纖維顯示出典型的半導體導電特性，且隨著PPFOH含量的增加，纖維導電性越來越高。
展開 
中科院深圳先進院賴毓霄研究員團隊在骨肉瘤術后治療及骨修復再生方面取得新進展
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展開 南京工業(yè)大學黃維院士、于海東、孫庚志和呂剛教授團隊《ACS Nano》：在高性能泡沫狀應變傳感器研究方面取得進展
論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00259
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原文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352431621001115
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展開 《Polym. Chem. 綜述》魯東大學初曉曉/徐文龍/孫昌梅：生物粘附水凝膠的性能和應用
(A) O-HES 和 M-CMCS 的原位交聯(lián)；(B) 靜電紡絲技術制備生物相容性雜化水凝膠纖維；(C) APPJ 技術激活聚合物表面；(D) 仿貽貝粘附。
圖
4
(A)殼聚糖、(B)透明質酸和(C)酯鍵修飾PEG的化學結構；(D) 將基于 PEG 的可降解粘合劑應用于組織的示意圖。
圖
5
（A）含Tb
3+
抗菌水凝膠的制備及其在慢性感染傷口治療中的應用示意圖。(B)每次使用 QCS 粘性水凝膠處理后15天內傷口床閉合的痕跡。(C)含單寧水凝膠作用于傷口閉合和愈合的示意圖。
圖
6 (A)水凝膠可以顯著減少傷口失血。
(B)水凝膠可以在傷口愈合的各個階段發(fā)揮積極作用。(C)水凝膠可以抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的增殖。(D)當水凝膠應用于肘部時，實驗者可以在沒有任何阻力的情況下自由彎曲肘部。
圖
7
（A）NoBS示意圖。(B) PDA-CS-PAM 示意圖。(C) 將含羧基自粘水凝膠的一側浸入聚陽離子溶液中并與梯度聚電解質絡合形成的Janus水凝膠示意圖。
圖
8
（A）光觸發(fā)電荷變化結合靜電吸附，最終通過蛋白質引導實現(xiàn)受控的細胞粘附。(B)復合材料和納米工程生物材料在自然和無因子環(huán)境中誘導干細胞骨再生的能力示意圖。(C)用茅膏菜衍生和茅膏菜啟發(fā)的粘性水凝膠治療的傷口比未治療組具有更高的康復率。
圖
9 提高可穿戴水凝膠傳感器性能的方法。
總結
生物粘附無疑在生物醫(yī)學領域發(fā)揮著重要作用。近
年來，水凝膠因其優(yōu)異的粘附性、生物相容性、降解性和抗菌性等特性，在生物粘附方面得到了迅速發(fā)展
。
展開 南洋理工大學&天津大學最新Chem. Rev. 綜述：功能填充材料應用于膜法沼氣凈化方面的研究進展
作者提出了下階段雜化復合膜研究的幾個重點方向：（1）深入研究二維填充材料。二維材料包括石墨烯家族、片狀硅酸鹽及二維金屬有機骨架等新興材料，由于其高的面厚比，在較低填充濃度下即可實現(xiàn)氣體分離性能尤其是氣體選擇系數(shù)的顯著提高，且適用于超薄分離膜和具有較高滲透系數(shù)的高分子膜材料。（2）解決雜化復合膜長期運行穩(wěn)定性問題并填補對雜化復合膜塑化和老化等現(xiàn)象理解的空白。（3）拓展 Findex在CO2/N2, O2/N2, H2/CO2等氣體分離領域的應用。（4）優(yōu)化工藝流程設計及提高技術經(jīng)濟分析的準確性，進而為雜化復合膜在沼氣提純領域取得最佳的經(jīng)濟效益服務。（5）加強中空纖維雜化膜的開發(fā)力度，以實現(xiàn)更具競爭力和實用性的高效CO2/CH4分離膜。
圖八、二維填充材料對高滲透系數(shù)膜材料分離性能的影響
展開 西工大《JMST》綜述：極端高溫環(huán)境用微/納米多尺度強韌化材料
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碳纖維增強碳基復合材料（C/C）由于其優(yōu)異的性能，在航空航天和核能領域有著廣泛的應用前景。然而，C/C非常容易氧化失效。硅基及其超高溫陶瓷（UHTC）基體改性與涂層技術雖然能有效地提高C/C的抗氧化/抗燒蝕性能，但由于陶瓷固有的脆性、涂層與C/C基體的不匹配等問題，難以滿足越來越嚴苛的實際應用需求。為有效地解決上述問題，近二十年來，人們針對C/C基體及其涂層提出了微/納米多尺度增強新思路，以制備兼具高強度和優(yōu)異高溫穩(wěn)定性的碳基復合材料。本文系統(tǒng)地綜述了納米顆粒、納米線、碳納米管/纖維、晶須、石墨烯、陶瓷纖維和雜化微/納米結構等微/納多尺度強韌化研究的最新進展，以期實現(xiàn)長時有效耐超高溫氧化/燒蝕的碳基復合材料。最后，對研發(fā)具有優(yōu)異綜合熱機械性能的碳基復合材料的面臨的主要問題、挑戰(zhàn)和未來的研究方向進行了展望。希望這篇綜述能夠引起相關領域的廣泛關注，共同推進學科與產(chǎn)業(yè)的優(yōu)效發(fā)展。
本文亮點
本文綜述了近年來主要的單一及雜化微/納米多尺度增韌C/C及其涂層的研究進展。
微/納多尺度增強體，特別是陶瓷納米線、晶須和碳納米管應用于C/C或涂層中，可以通過減少裂紋的數(shù)量和尺寸，防止裂紋的擴展，提高涂層和C/C基體的韌性，從而大大改善其抗氧化性、熱沖擊性和韌性，在不降低致密性的前提下，提高了C/C的抗燒蝕性能。
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