立构复合化聚乳酸纳纤膜的制备及高效滤除PM2.5性能

聚乳酸(PLA)纳米纤维在环境友好型纤维过滤材料领域有良好的应用前景,但受制于其本征螺旋分子链构象和低介电常数的不足,导致其驻极性能差、过滤性能(过滤效率及压降)易衰减以及有效服役周期短.本文将高旋光性的聚L-乳酸(PLLA)和聚D-乳酸(PDLA)溶液共混,并通过静电纺丝过程的高压静电场诱导C=O基团加速取向极化,形成高电活性的立构复合晶体(SCs),显著提高聚乳酸纳纤膜的表面电位、介电常数及驻极效果等电活性特征,增大纤维表面静电斥力,促进PLA纳纤膜(PLA NFMs)的纤维细化,从而使其压降大幅降低(85 L/min, 209.2 Pa),过滤PM_2.5效率显著提高至96.32%(纯PLLA对比样为72.44%).更重要的是,立构复合化PLA纳纤膜(SC-PLA NFMs)的过滤性能受气体流量变化影响较小(10～85 L/min),当气流增大时,过滤效率的衰减远远低于纯PLLA,在高气流下的稳定性使其能更好地满足在空气过滤领域的实际应用需求.此外,提高PLA纳纤膜电活性可显著增强摩擦生电输出性能和呼吸振动激发电信号,为基于人体呼吸的生理特征监测奠定理论基础....     

电活性聚乳酸纳纤膜的形态调控及高效捕集PM0.3性能

通过静电喷雾沸石咪唑框架-8(ZIF-8)分散液对同步电纺聚乳酸(PLA)纳米纤维进行表面功能化,以增强PLA/ZIF-8纳米纤维膜(简称纳纤膜)表面的电荷俘获及储存能力,从而提高静电吸附效果和过滤性能.通过在分散液中添加不同量的ZIF-8来调控锚定于纤维表面的ZIF-8负载量,探究ZIF-8含量与纤维膜形态和性能演变之间关系.采用扫描电子显微镜(SEM)对纤维膜的微观形态进行表征,并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射谱(XRD)分析了纤维膜的化学性质、界面相互作用和晶体结构的演变机理.采用静电测试仪、电介质测试仪和静电计分别评价表面电势、相对介电常数和输出电压,表征纤维膜的电活性和摩擦电输出性能.通过万能试验机测试聚乳酸纳米纤维膜的力学性能,并使用自主搭建的空气过滤测试平台探究纤维膜高效过滤机理.结果表明,PLA/ZIF-8纳纤膜具有高电活性、高过滤效率、低空气阻力和优异的力学性能:其表面电势和最大开路输出电压分别可达5.9 kV和30.9 V,与纯PLA对比样相比分别提升5.6倍和5.3倍,同时拉伸强度和拉伸韧性增幅分别高达78%和111%.更重要的是,PLA/ZIF-...     

基于分子信标荧光纳米探针的李斯特菌DNA均相检测方法

基于分子信标(MB)识别和荧光纳米粒子探针技术,建立了均相体系中李斯特菌目标DNA的高灵敏检测新方法.首先以羊抗人免疫球蛋白(IgG)标记的异硫氰酸荧光素(FITC)为核材料,成功制备了FITC-IgG@SiO2核壳荧光纳米粒子,有效防止了传统方法中采用单一FITC制备纳米颗粒时泄露严重的问题.随后以FITC-IgG@SiO2荧光纳米粒子和纳米金分别标记单核细胞增生李斯特菌序列特异性分子信标探针5'端和3'端,成功构建了单核细胞增生李斯特菌序列特异性分子信标荧光纳米探针.在实验优化条件下,α(令α=F/F0,F代表MB和目标DNA杂交以后的荧光强度,F0代表MB完全闭合时的荧光强度)与目标DNA浓度在1～200pmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出下限为0.3pmol/L,相对标准偏差为2.6%(50pmol/L,n=11).将该方法应用于食品样品中单核细胞增生李斯特菌的检测,结果与国标法一致.     

氧化钌/石墨纳米片复合阵列电极的制备及其电容性能

通过电化学剥离法在石墨棒表面构筑了层数不等、彼此平行且垂直于基底的二维石墨纳米片(GNS)阵列, 而后采用阴极还原电沉积法在GNSs 表面均匀地包覆了一层氧化钌(RuO₂·xH₂O)薄膜, 形成了RuO₂·xH₂O/GNS 复合阵列电极. 电化学测试表明, RuO₂·xH₂O/GNS 复合阵列电极具有优良的超电容性能, 在0.5mol·L^-1 H₂SO₄电解质溶液中, 扫描速率为5 mV·s^-1, 电位窗口为0.9 V时, 其比电容高达4226 F·m^-2, 并且具有优异的循环性能, 经过20000圈充放电循环后, 电容保持率高达94.18%.     

氧化石墨烯插层聚β-羟基丁酸酯复合材料的结晶形态与宏观性能

由微生物直接合成的聚β-羟基丁酸酯（PHB）可实现从原料合成到加工成型和回收降解的全周期生态循环, 在生物医用和包装材料等领域有着重要的应用前景. 受制于PHB自身成核能力差导致的球晶尺寸偏大等不利结晶形态特点, 其制品存在抗冲韧性差、 延展率低和易蠕变等缺陷. 本文提出了水相加工和受限成型相结合的制备方法, 将氧化石墨烯（GO）纳米片在水溶液中充分剥离后, 直接包覆于亚微米级PHB微颗粒表面形成PHB@GO复合物, 然后在压力场下受限成型获得GO插层PHB纳米复合材料. 研究结果表明, 即使在极低GO添加量（质量分数0.1%）下, PHB的等温和非等温结晶能力都有显著提高, 并获得晶核密度高且晶体尺寸均一的结晶形态. 插层GO纳米片还促使复合材料发生了脆-韧转变, 使其拉伸强度和延展性均成倍提高, 同时显著增强了动态热力学性能、 抗蠕变性能和热学性能.     

NiO/还原氧化石墨烯的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯(rGO)复合物。在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。NiO/rGO复合物(NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3)电极呈现优异的电化学性能。在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

液相剪切原位剥离蒙脱土纳米片增强高阻氧聚乳酸

提出了液相剪切剥离蒙脱土(MMT)制备寡层纳米片(MNSs)并将其原位引入PLA基体的方法, 可经简单的刮刀涂覆法(Blade coating)制备MNSs质量分数为2%, 5%和10%的PLA基纳米复合薄膜. 该技术路线赋予了MNSs在PLA基体中充分剥离(片层间距可达3.11 nm)和良好取向排列以及较强的界面相互作用. 这些结构特征使得纳米复合薄膜的结晶度和力学性能得到大幅提升, 同时显著降低了氧气渗透系数. 本文不仅提出了可规模化原位剥离二维纳米片的有效方法, 更为制备高强高阻隔全降解复合材料及其结构-性能关系研究提供了思路.     

26种材料能量损失函数的计算研究

计算拟合了26种块体材料的能量损失函数,包括18种单质材料（Ag、Al、Au、C、Co、Cs、Cu、Er、Fe、Ge、Mg、Mo、Nb、Ni、Pd、Pt、Si、Te）和8种化合物（AgCl、Al₂O₃、AlAs、CdS、SiO₂、ZnS、ZnSe、ZnTe）.基于Drude-Lindhard模型,将实验测得的能量损失函数拟合为有限个解析函数,通过求和规则验证了拟合结果的准确性.基于拟合结果,模拟了反射电子能量损失谱,模拟结果与实验结果一致.所有材料能量损失函数的拟合参数均在线公开,地址为http：//micro.ustc.edu.cn/ELF/ELF.html.     

微波辅助仿生矿化增强石墨烯与聚乳酸的界面相互作用

石墨烯纳米片在提高聚乳酸(PLA)复合材料力学性能和气体阻隔性能等方面具有良好的应用前景,但通常在不同程度上受限于较差的界面相互作用.本文通过高效且环境友好的微波辅助水相仿生矿化方法,在石墨烯纳米片表面直接生成高结晶度、高结构规整度的羟基磷灰石纳米晶须,获得了具有良好分散性和界面结合力的仿生矿化石墨烯(BMGr)纳米杂化体.将BMGr纳米杂化体均匀分布于聚乳酸纤维表面,通过受限成型(60℃,3 MPa)获得了具有强界面结合的复合薄膜,大幅提高了力学性能.值得强调的是,BMGr增强聚乳酸复合薄膜的拉伸强度、杨氏模量和拉伸韧性分别达到22.6 MPa,199 MPa和6.6 MJ/m³,是纯PLA纤维膜的6.46,3.75和8.25倍.本文不仅发展了有效修饰石墨烯纳米片的技术路线,更为制备高强度高韧性的聚乳酸复合材料并阐述其结构-性能关系提供了研究思路.