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[原创]东华大学丁彬教授：超轻超弹纳米纤维气凝胶的构建及其功能化（2018-12-05 17:22:42）

标签：纳米纤维 静电纺丝  

纳米纤维膜材料因纤维直径小、比表面积高、孔隙率高等优点已在环境、能源等领域展现出了良好的应用前景，但其仍存在厚度和孔隙率难以进一步提升的瓶颈，限制了其应用性能的提升，对纤维材料进行体型构建是解决上述问题的关键。

在第六届静电纺丝大会上，东华大学丁彬教授课题组提出了一种高分子纳米纤维体型构建的新方法，通过研究纤维均质分散-溶剂晶体诱导胞腔结构成型及其稳定化的动态过程，揭示了纤维粘结成网及网壁支撑成腔的气凝胶成型机制，制备出了超轻超弹纳米纤维气凝胶。

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纤维气凝胶制备原理图

据悉，气凝胶是一种超轻质的固体材料，其内部98%以上是空气，又被称为“凝固的烟”。1999年，美国航空航天局喷气推进实验室首次研制出超轻二氧化硅气凝胶，其密度为3毫克每立方厘米，成为当时世界上最轻的固体材料。2012年，德国科学家制造了一种名为“石墨气凝胶”的材料，其密度为0.18毫克每立方厘米，使气凝胶材料的密度达到了一个新的极限。

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纤维气凝胶构建新方法

丁彬教授课题组研发的“纤维气凝胶”，其体积密度最低可达0.12mg/cm3，是已知世界最轻固体材料，且具有良好的力学性能，1000次压缩后塑性形变仅为14.5%，相比于传统的碳气凝胶，其压缩回弹性能提升了110%。除了超轻和超弹特性，纤维气凝胶还展现了其它优异性能，例如，它的导热系数低至0.026W m?k，接近于室温条件下空气的导热系数；一块5毫米的“纤维气凝胶”可以轻松实现在100—6300Hz宽频段内的高效吸音；超轻多孔的纤维气凝胶还是一种高性能的吸附材料，可快速吸附自身重量200倍以上的液体污染物，有望为近年来频发的海上石油污染灾害提供新的解决途径。

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陶瓷纤维气凝胶研究现状及应用

此外，以高分子链诱导法制备的柔韧陶瓷纤维为基元，获得了高灵敏（1.02kPa-1）压力感应的超弹陶瓷纤维气凝胶，实现了陶瓷气凝胶的类高分子弹性化；进一步引入离子交联法，获得了超高含水率（99.8%）的超弹纤维水凝胶。该研究为纳米纤维体型材料的设计及功能化提供了新思路。

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超弹纤维水凝胶应用

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丁彬教授简介

丁彬，日本庆应大学博士，美国加州大学戴维斯分校博士后，东华大学教授，纺织学院副院长，教育部长江学者特聘教授。2000年至今一直从事纳米纤维材料的基础及功能化应用研究，在Nat. Commun.、Adv. Mater.、ACS Nano、Prog. Mater. Sci.、Nano Energy等杂志发表SCI论文188篇，总他引5000余次，H指数45；主编中英文书籍各一部，合著英文书籍12部；担任4个国际学术杂志编辑、4个国际学术杂志编委；获授权国家发明专利52项，已转化5项。主持国家科技支撑计划项目课题、国家自然科学基金、教育部霍英东基金、上海市科委基础重点项目、英国联合利华等国家及企业项目30余项。曾获美国纤维学会杰出成就奖、国家优秀青年科学基金、教育部新世纪优秀人才、上海市“曙光学者”、中国纺织工业联合会科学技术进步一等奖、上海市技术发明一等奖、天津市科技进步二等奖等10余项奖励及荣誉称号。

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文章来源：易丝帮