東華大學丁彬教授課題組主要從事功能型納米纖維材料的可控制備及其在化學及生物傳感器；自清潔材料；鋰電池隔膜；催化劑；氣體及液體過濾材料；防護服；油水分離材料；生物醫用材料的研究。
下面，我們簡要介紹丁彬教授課題組2018年關於納米纖維方面的部分重要研究成果，供大家交流學習。1. ACS Nano：基於仿生多孔Murray膜的吸溼快乾功能性面料
東華大學丁彬教授、王先鋒研究員課題組通過靜電紡絲技術構築樹狀分叉網絡及表面能梯度製備了仿生多孔Murray單向導溼纖維膜。仿生樹狀多級分叉網絡集成了大孔-微米孔-亞微米孔的多級連通孔道，具有類似於植物蒸騰效應的多級分叉結構，遵循Murray定律最大化物質輸運原則。所得仿生多孔Murray膜兼具自驅動可逆重力定向導水、快速吸放溼（水分蒸發速率高達0.67g/h，是商業化Coolmax面料的2.1倍）以及優異的內層速乾性能。相關研究成果以“Biomimetic fibrous murray membranes with ultrafast water transport and evaporation for smart moisture wicking fabrics”為題目發表於ACS Nano上。
文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.8b08242
2. ACS Appl. Mater. Interfaces：新型無機基n -滷胺納米纖維膜作為水消毒的高效抗菌劑
東華大學丁彬教授課題組通過電紡絲與溶膠-凝膠相結合製備出活性氯含量高、可充電性好、抗水膨脹性好、力學性能優越的新型超親水性無機基N-halamine納米纖維膜。可作為消毒效率高、高通量、經久耐用的細菌汙染水的動態消毒。因此，該研究成功製備了具有優異性能的二氧化硅納米纖維膜質N-halamine抗菌材料，為開發新型多功能抗菌納米纖維提供一定的參考價值。相關研究成果以“Novel inorganic-based N-halamine nanofibrous membranes as highly effective antibacterial agent for water disinfection”為題目發表於ACS Applied Materials＆ Interfaces上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.8b18322
3. ACS Appl. Mater. Interfaces：輕質柔韌的複合納米纖維膜用於高頻高效電磁吸收
東華大學丁彬教授和李召嶺副教授簡單的電紡絲製備了磁性和介電性納米纖維膜，可有效地用於電磁波吸收材料。由鎳、鈷抗氧化納米顆粒和碳納米管組成的複合材料碳納米纖維(CNFs)具有優異的磁性和介電性，在較寬的頻率範圍內具有較強的吸波能力。納米顆粒包裹在碳納米管中有利於增強對複合材料的導電性。該複合膜具有可伸縮、輕量化和高性能電磁波吸收的優點，因此在電磁波吸收材料方面具有廣闊的應用前景。相關研究成果以“Light and Flexible Composite Nanofibrous Membranes for High-Efficiency Electromagnetic Absorption in a Broad Frequency”為題目發表於ACS Applied Materials＆ Interfaces上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.8b17514
4. Environ. Sci.: Nano具有分層異質結構的軟質BiOBr@TiO2納米纖維膜用於高效、可回收光催化劑
東華大學丁彬教授採用溶膠-凝膠電紡絲技術，並結合易連續離子層吸附反應(SILAR)工藝，製備了柔性、分層的BiOBr-負載TiO2納米纖維膜(BiOBr@TiO2 NFM)。將具有層狀結構的微晶化的BiOBr納米顆粒均勻地生長在TiO2納米纖維上，通過合理調節硅的生長週期，可以很好地調控BiOBr納米結構的大小和數量。該膜具有較大的表面積、增強的可見光響應和緊密連接的界面異質結，在可見光照射下對羅丹明B (rhodamine B, RhB)具有較好的光催化性能。此外，膜經利用後仍保持良好的機械柔性和結構完整性，可直接從溶液中提取出來。相關研究成果以“Soft BiOBr@TiO2 nanofibrous membranes with hierarchical heterostructures as efficient and recyclable visible-light photocatalysts”為題目發表於Environmental Science: Nano上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1039/C8EN00866C
5. Nano Energy：具有高性能生物力學能量採集的多層纖維摩擦電納米發電機
隨著各種可穿戴電子產品的快速發展，自供電系統和摩擦納米發電機(triboelectric nanogenerator, TENG)越來越受到人們的關注。人們一直在努力尋找提高摩擦表面電荷密度的有效途徑，從而進一步提高TENG的輸出性能。通過在複合結構中引入電荷傳輸層和電荷存儲層，設計了一種多層纖維基的TENG，從而大大提高了電荷密度。引入的導電材料和介電材料可有效提高摩擦帶電過程中摩擦電荷的傳輸速率和存儲深度。這種摩擦發電機可以集成到商業護膝中，從人體運動中獲取多種生物力學能量。該複合TENG可持續驅動一些小型可穿戴或便攜式電子產品，如電子手錶、商用溫度計和計算器。相關研究成果以“Multilayered fiber-based triboelectric nanogenerator with high performance for biomechanical energy harvesting”為題目發表於Nano Energy上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.09.039
6. ACS Appl. Mater. Interfaces：負載金屬有機框架的柔性納米纖維膜高效捕獲二氧化碳
在全球向可持續低碳經濟轉型的過程中，二氧化碳捕捉和儲存技術在減少排放方面發揮著關鍵作用。金屬有機骨架(MOFs)是一種具有超高孔隙度、可調孔徑和多功能性的晶體材料，可用於捕獲CO
2。但是，由於MOF晶體固有的脆性和較低的加工性能，使得柔性MOF納米纖維膜的製備具有較大的挑戰性。東華大學丁彬教授和王先鋒研究員通過電紡絲法制備了一種高效、穩定、均勻、負載量高(高達82%wt%)的自支撐柔性HKUST-1納米纖維膜。HKUST-1納米纖維膜對CO2的吸附能力顯著，為3.9 mmol g-1, CO2/N2選擇性好，具有良好的可回收性。因此，低成本、可擴展的方法將MOF顆粒轉化為自支撐、柔性的納米纖維膜，從而更好地應用於CO2高效捕集。相關研究成果以“Ultrahigh metal−organic framework loading and flexible nanofibrous membranes for efficient CO2 capture with long-term, ultrastable recyclability”為題目發表於ACS Applied Materials＆ Interfaces上。文獻鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.8b14197
7. ACS Appl. Mater. Interfaces：類似人類皮膚的高效防水透氣纖維膜用於環保紡織品
東華大學丁彬教授和王先鋒研究員利用靜電紡絲技術構建了一種類似人類皮膚的生態友好型纖維膜，具有高度防水和高度透氣的性能。首次合成含有全氟丁基短鏈(−C4F9)鏈的新型聚氨酯彈性體，並加入到聚氨酯(PU)纖維基質中使膜具有持久的疏水性，另外，加入AgNO3後，最大孔隙尺寸大大減小，防水性能顯著提高。合成的PU/C4FPU/AgNO3纖維膜具有良好的靜水壓(102.8 kPa)、優異的水蒸氣透過率(12.9 kg m-2 d-1)、較高的力學性能(9.8 MPa)、對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有顯著的抗菌作用。相關研究成果以“Human skin-like, robust waterproof, and highly breathable fibrous membranes with short perfluorobutyl chains for eco-friendly protective textiles”為題目發表於ACS Applied Materials＆ Interfaces上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.8b10408
8. Small：自組裝鈣鈦礦晶體負載Al2O3-La
2O3納米纖維膜具有良好的柔韌性和發光性能
東華大會丁彬教授和韓國全北國立大學HakyongKim團隊科研人員通過簡易電紡絲法制備了Al2O3 ‐La2O3納米纖維膜，CsPbBr3/Cs4PbBr6鈣鈦礦晶體通過過飽和再結晶過程固定在Al2O3‐La2O3納米纖維上。CsPbBr3/Cs4PbBr6@Al2O3‐La2O3(CCAL)膜具有優異的機械柔韌性和發光性能，CCAL膜在綠光器件中具有潛在的應用前景。相關研究成果以“Self-assembly of perovskite crystals anchored Al2O3-La2O3 nanofibrous membranes with robust flexibility and luminescence”為題目發表於Small上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.201870206
9. Sci. Rep.：Co3O4/碳複合納米纖維膜可實現高效電磁波吸收
東華大學丁彬教授和李召嶺副教授採用電紡絲、固化和碳化相結合的方法，製備了一種由柔性納米碳纖維和磁性氧化鈷納米顆粒組成的新型納米纖維膜。 合成的複合材料在較寬的頻率範圍內增強了電磁波的吸收性能，吸收層厚度較之前報道的磁性複合材料小。所製備的材料具有柔性、易於製造、環保和成本效益高的優點。本研究提供了一種新穎有效的方法，可以在較寬的頻率範圍內設計出具有實際應用價值的新型電磁波吸收材料。相關研究成果以“Co3O4/carbon composite nanofibrous membrane enabled high-efficiency electromagnetic wave absorption”為題目發表於Scientific Reports上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1038/s41598-018-30871-2
10. Small：電紡三層纖維膜構建功能性吸溼排汗紡織品
東華大學王先鋒研究員課題組通過靜電紡絲技術構建了具有定向性的三層纖維膜功能性吸溼排汗紡織品，表現了優越的防水滲透性和反方向連續排汗。水解聚丙烯腈-SiO2（HPAN）電紡絲纖維膜被用作三層纖維膜的外層，以促進毛細管運動和排汗水。微/納米結構的協同效應和聚合物的優異親水性基質導致出色超親水性的纖維膜。同時，選擇聚氨酯（PU）膜作為內層構建疏水膜，導致水滲透沒有沿表面擴散。最重要的是，通過誘導形成漸進的潤溼性水解PU-PAN（PU-HPAN）作為轉移層，它引導水從內部滲透到外部層但阻止了反向穿透。根據提出的定向水運機制，水運能力和防水反向穿透通過三層疏水/轉移/超親水的界面纖維膜同時得到改善。因此，獲得的三層纖維膜能夠自發地使身體產生的水分遠離皮膚，從而給佩戴者提供了一個非常乾燥和舒適的微氣候，表明其可以作為一種有前途的功能性吸溼排汗功能紡織品。相關研究成果以“Continuous, spontaneous, and directional water transport in the trilayered fibrous membranes for functional moisture wicking textiles”為題目發表於Small上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.201801527
11. ACS Appl. Mater. Interfaces：一體化可穿戴的全固態高能量密度超級電容器
可穿戴的全固態、一體式非對稱超級電容器，將集流體、隔膜、正負電極集成到一層柔性多孔聚酰胺納米纖維薄膜中。將正極和負極分別電沉積在碳納米管修飾的多孔聚酰胺納米纖維膜的兩側，形成完整緻密的非對稱電池。一體式薄膜不對稱超級電容器是一種無粘結劑、無添加劑、無金屬集流體的新型電容器，可以有效地降低成本，簡化組裝過程，提高能量密度。在中性聚乙烯醇/LiCl凝膠電解質中，在0.5 a g
-1電流密度下，柔性一體式非對稱超級電容器具有70 F g-1和3.1 F cm-3的重量比容量和體積比容量。此外，該一體式非對稱電池顯示出良好的體積能量密度(1.1 W h L-3)。相關研究成果以“All-in-one compact architecture toward wearable all-solid-state, high-volumetric-energy-density supercapacitors”為題目發表於ACS Applied Materials＆ Interfaces上。文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b06143
12. ACS Appl. Mater. Interfaces：透氣和彩色纖維素醋酸基納米纖維膜定向運輸水分
東華大學丁彬教授和王先鋒研究員利用靜電紡絲技術構建了一種美觀和透氣的雙層醋酸纖維素(CA)基納米纖維膜，該膜具有獨特的定向水分運輸性能。通過對CA納米纖維進行水解和活性染色，將中等疏水性的CA納米纖維轉化為顏色均勻、潤溼性良好的超親水性CA納米纖維。染色的CA (DCA)納米纖維除了具有優異的潤溼性和超親水性外，還具有較高的顯色率和固色性，以及較好的耐水洗和耐光色牢度，因此被用作外層。但由於CA納米纖維具有中等疏水性，故選擇其作為內層。CA/DCA納米纖維膜產生了高潤溼性梯度，促進了水分從CA層向DCA層的定向運輸。因此，雙層醋酸纖維素(CA)基納米纖維膜可有效幫助人體排汗，從而提高人體舒適度。相關研究成果以“Breathable and colorful cellulose acetate-based nanofibrous membranes for directional moisture transport”為題目發表於ACS Applied Materials＆ Interfaces上。
文獻鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.8b07393
13. ACS Appl. Mater. Interfaces：具有超潤溼性的仿生多層納米纖維膜用於乳化含油廢水的有效淨化
東華大學丁彬教授與俞建勇教授共同探討仿生和超溼潤納米纖維膜在淨化乳化含油廢水方面的應用，共同完成了多層納米纖維膜的製備，其具有地球自然結構的靈感，用於重力驅動水淨化。所得到的仿生多層納米纖維膜具有三個具有設計功能的單層，即無機納米纖維層，可以阻止油的嚴重侵入，防止聚合物基體的破壞性結垢；亞微米多孔層，設計有蜂窩狀空腔，可捕獲較小的油滴，確保較好的透水性；具有較大孔徑的高多孔纖維基質提供模板支撐並允許水快速通過。因此，通過三個功能層的配合，所得複合膜具有優異的抗油汙性能和堅固的水包油乳液分離性能，僅在重力作用下具有良好的分離效率和競爭性滲透通量。膜用於乳液的滲透通量高達5163 L m-2 h-1，分離效率為99.5％。這一研究為開發用於含油廢水修復的新一代特定膜提供新思路。相關研究成果以“Biomimetic Multilayer Nanofibrous Membranes with Elaborated Superwettability for Effective Purification of Emulsified Oily Wastewater”為題發表於ACS Applied Materials & Interfaces上。
文獻鏈接：http://doi.org/10.1021/acsami.8b01952
14. Sci. Adv.：超輕超彈性耐火陶瓷納米纖維氣凝膠
東華大學丁彬教授團隊首次利用三維網絡重構方法，以靜電紡柔性陶瓷納米纖維為構築基元，製備了超輕質、超彈性的純陶瓷納米纖維氣凝膠，其最低體積密度可達0.15mg/cm3 ，為當前世界最輕陶瓷材料。該材料表現出優於高分子泡沫的彈性回覆性能，經500次壓縮後塑性形變僅為12%，且其在1100°C高溫下仍具有優異的回彈性，同時其導熱係數可低至0.025W/m·k。該材料的成功製備突破了陶瓷材料彈性化設計的瓶頸，併為航空航天、國防軍工等領域所需輕質高效隔熱材料的研發開闢了新途徑。未來發展將關注綠色可持續發展、複合功能化和規模化製備。相關研究成果以“Ultralight and fire-resistant ceramic nanofibrous aerogels with temperature-invariant superelasticity”為題目發表於Science Advances上。
文獻鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/4/4/eaas8925
15. Adv. Func. Mater. 電紡高效油/水分離納米纖維膜
東華大學丁彬教授課題組通過同步電噴霧和靜電紡絲的簡易策略，在電紡纖維膜上製備仿生和超溼潤的納米纖維。所獲得的納米纖維表皮具有蓮葉狀微/納米結構表面，由於分層粗糙度和親水性聚合物基質的協同效應，其具有引人注目的超親水性和水下超疏油性。超薄、高孔隙率、亞微米多孔表層使得複合納米纖維膜表現出優異的性能，用於分離高度乳化的無表面活性劑和表面活性劑穩定的水包油乳液。超高滲透通量高達5152 L m -2 h -1，分離效率> 99.93％。此外，其還具有相似的分離性能，顯示出對節能過濾的顯著適用性。該膜具有優異的抗油汙染性能，具有良好的長期分離可重複使用性，有望用於大規模含油廢水的修復。相關研究成果以“Biomimetic and Superwettable Nanofibrous Skins for Highly Efficient Separation of Oil-in-Water Emulsions”為題目發表於Advanced Function Materials上。
文獻鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.201705051
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文章來源：http://www.espun.cn/
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