当前位置: 剪切机械 >> 剪切机械前景 >> 盘点发表在顶刊上的这7篇芳纶纳米纤维
一维(1D)芳纶纳米纤维(ANFs),具有纳米尺度的尺寸、较大的长径比和高比表面积。ANF通过分子内和分子间的结合,可以获得一种高度透明的ANF薄膜,具有优异的机械性能和热稳定性,因此,芳纶纳米纤维在电磁屏蔽材料、耐热过滤介质、电池隔膜、柔性电极和生物组织等方面具有广阔的应用前景。本文梳理了近期关于芳纶纳米纤维的最新研究进展,供大家了解学习。
1、清华大学王海辉华南理工大学大学薛健Adv.Sci.:超薄超强Kevlar芳纶纳米纤维膜用于高稳定渗透能量转换
开发一种同时具有高功率密度、优良的机械强度、方便大规模生产的实际渗透能转换的膜,仍然是一个挑战。
本文报道了用一种简单的叶片涂覆方法制备超薄、超强的凯夫拉芳纶纳米纤维(KANF)膜,该膜具有相互连接的三维纳米流体通道。
带负电荷的3D纳米通道表现出典型的表面电荷控制的纳米流态离子输运,并表现出良好的阳离子选择性。
当应用于渗透能量转换时,KANF膜基发生器的功率密度达到4.8Wm-2(海水/河水),在K时可以进一步提高到13.8Wm-2,这比大多数最先进的膜都要高。
4μm厚度的KANF膜具有超高的拉伸强度(MPa)和杨氏模量(25GPa)。该发电机还展示了超过天的超稳定性,显示出在实际能源转换的巨大潜力。
DOI:10./advs.
2、北京工业大学张倩倩、刘晶冰NanoEnergy:纳米纤维增强粘土基二维纳米流体用于高效渗透能量收集
工作采用芳纶纳米纤维(ANF)插层的蒙脱土(MMT)二维纳流体通道,极大提升了薄膜的机械强度(MPa);其次,电负性ANF的引入同时增强蒙脱土纳米通道的空间电荷,进一步提高阳离子选择性,实现K+离子迁移数达到0.75(MAX=1)。
在50倍(0.5M/0.01MKCl)盐差条件下,构筑的芳纶纤维增强蒙脱土二维纳流体膜(ANF
MMT)获得的最大盐差能量输出功率达5.16Wm-2。黏土基二维纳流体膜成本极低,相比于氧化石墨烯和MXene等二维材料成本降幅约为93%。极低成本和易于规模化制备等优势使得以MMT为代表的黏土基二维纳流体膜在大规模盐差能量收集方面具有潜在的应用前景。
在不同水环境(酸性、碱性、高温)中,ANF
MMT二维纳流体膜都表现出优异的稳定性和良好的能量输出。DOI:10./j.nanoen..
3、中国科大龚兴龙教授Matter:一种具有超低导热性和高冲击力耗散的轻质芳纶基结构复合材料
本研究制备的材料由剪切增稠胶填充芳纶纳米纤维气凝胶后通过正交层压获得,在制备过程中,大量的微孔隙被保留在填充网络中,并与剪切增稠胶形成“孔隙-胶”共存微结构。
微孔隙有效地减少了材料内部的热传导和热对流,从而实现了超低热导率(0.09Wm-1k-1)。同时,芳纶气凝胶骨架具有优异的热稳定性,能够在-~℃范围内实现卓越的隔热性能。
当遭受机械冲击时,填充的剪切增稠胶赋使芳纶骨架具有显著的增强效应,而正交层合布局诱导产生层间滑移和层内裂纹,这种增强机制和耗能形式能够衰减65%-79%的冲击力。
通过高空坠物、玻璃冲击和热烧蚀演示实验,验证了该芳纶材料优异的缓冲吸能和隔热防护效果。此外,在引入少量的阻燃剂DOPO-HQ后,该材料在原有性能的基础上获得了优异的阻燃特性,可抵御60秒的明火燃烧,而且能够承受10分钟的超长耐火测试。
DOI:10./j.matt..04.
4、陕西科技大学陆赵情ACSNano:聚吡咯原位负载芳纶纳米纤维和碳纳米管气凝胶纤维,用于运动传感器
研究通过湿法纺丝法制备了涂有聚吡咯(PPy)层的轻质多孔芳纶纳米纤维(ANF)和碳纳米管(CNT)气凝胶纤维,可用于运动检测和信息传输。
ANF/CNT/PPy气凝胶纤维具有低密度(56.3mg/cm3)、电导率(6.43S/m)和抗拉强度(2.88MPa)的被用作具有高灵敏度(0.12)和长寿命(循环)。
利用气凝胶纤维的微分电导率来减少信息传输时间(最高可达46%)。耐高温和耐低温(-至°C)气凝胶纤维也可用作快速加热器和离子溶液检测器。
因此,制备的ANF/CNT/PPy气凝胶纤维在人体健康检测和运动监测等领域具有广阔的应用前景。
DOI:10./acsnano.2c
5、北京化工大学于中振、张好斌Nano-MicroLett.:芳纶
MXene同轴电磁屏蔽纤维:高强、高韧、耐极端环境采用核壳湿法纺丝制备了高导电、超韧、高强和环境稳定性好的以MXene为核、芳纶纳米纤维(ANF)为壳的核壳纤维。
纤维的高取向和低缺陷结构使得其具有48.1MJm的超韧性、.9MPa的高强度和3.0x10Sm的高电导率。这种超韧且导电的ANF
MXene核壳纤维可以编织为织物,在μm厚度下的电磁屏蔽效能为83.4dB。ANF外壳的保护作用还赋予了纤维在动态拉伸和弯折形变下优异的循环稳定性和耐酸、耐碱、耐海水和耐高低温性能。此外,该核壳纤维还具有良好的抗氧化性能。
因此,本研究制备的ANF
MXene核壳纤维在电磁屏蔽织物、可穿戴电子器件和航空航天领域具有良好发展前景。DOI:10.7/s---1
6、天津工业大学杨光/庄旭品ACSNano:高性能芳纶纳米纤维气凝胶膜用于高温隔热
本研究提出了一种质子供体调节组装策略,以构建具有致密皮肤层和高孔纳米纤维体的不对称芳纶纳米纤维(ANF)气凝胶膜(ASAAMs)。
这种不对称结构源于去质子化ANF的结构恢复的差异性,以及可用质子浓度的多样性导致的ANF组装的差异性。
与不同结构的协同作用相适应,得到的气凝胶膜具有良好的综合性能,导热系数为0.W·m-1·K-1,密度为19.2mg·cm-3,孔隙率为99.53%,抗拉强度为11.8MPa(增强16.5倍),耐热性(°C)和阻燃性高。
在此基础上,进一步提出了一种可连续、可扩展制备气凝胶膜的刮刀工艺,认为该工艺在民用和军事领域具有潜在的应用前景。
DOI:10./acsnano.1c
7、青岛科技大学滕超ACSNano:仿生、高强度和柔性MXene/芳纶纤维用于电磁干扰屏蔽
受天然珍珠层的启发,科研人员通过刮涂工艺和溶胶-凝胶转换步骤制造了大规模的分层MXene/芳纶纳米纤维(ANF)纳米复合纸。
合成后的纸具有优异的机械性能,即优异的拉伸强度(.80±5.35MPa)、大的应变(15.30±1.01%)和良好的柔韧性(折叠成各种模型而不会断裂)。
由MXene纳米片形成的具有广泛连续导电路径的论文在8.2-12.4GHz的频率范围内具有.2dBcm2g-1的高EMI屏蔽效率。
该材料显示了优异的焦耳加热性能,具有快速的热响应(10s)和低驱动电压(≤4V)。因此,大规模的MXene/ANF纸在电磁屏蔽和热管理中具有广阔的应用前景。
DOI:10./acsnano.2c
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