刺激响应性电纺纳米纤维

采用静电纺丝法制备的、平均直径通常小于1000 nm的刺激响应性电纺纳米纤维是一种可响应外界刺激而发生物理化学性能改变的智能聚合物纤维,由它形成的纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、对外界刺激产生响应速度快等优点,因此在诸多领域显示出诱人的应用前景,是近年来受到国内外高度关注的一种智能纳米材料。本文首先归纳了制备刺激响应性电纺纳米纤维的三种方法。然后从成纤聚合物的合成或选用、纺丝液配制、静电纺丝和后处理4个方面讨论了制备过程中影响纳米纤维尺寸、结构和刺激响应性等性能的主要因素。接下来重点述评了除电场外的其他各种刺激响应性电纺纳米纤维的设计及其构建研究进展,另外介绍了这些刺激响应性电纺纳米纤维膜在分离与纯化、药物控制释放、伤口敷料、细胞培养、传感器与检测等方面的应用研究情况。最后,就它们的未来研究方向进行了展望。     

聚丙烯腈纳米纤维的再细化

通过电纺丝法研究了溶剂种类、溶液浓度、纺丝倾斜角、聚合物分子量对纳米纤维形态和直径的影响,寻找到最佳工艺条件,并得到了平均直径为20nm的超细纤维.     

γ-Fe_2O_3纳米纤维的丙酮敏感特性

采用静电纺丝法制备了PVP/FeC6H5O7复合纳米纤维,并将复合纤维在500℃高温烧结3 h,X射线衍射分析(XRD)表明,烧结后的产物为正尖晶石结构的γ-Fe2O3晶体.扫描电子显微镜(SEM)观测结果表明,制得了直径均匀、连续的复合纳米纤维,其平均直径约为1000 nm;烧结后的γ-Fe2O3纳米纤维保持了其连续性,但纤维发生了收缩,直径较烧结前小,平均约为600 nm.比表面积分析表明,γ-Fe2O3纳米纤维比表面积为57.18 m2/g.气敏性能测试结果表明,230℃为γ-Fe2O3纳米纤维检测丙酮气体的最佳工作温度.在此温度下,γ-Fe2O3纳米纤维对丙酮气体表现出高响应度[S=6.9,c(Acetone)=7.88×104mg/m3]和线性度(7.88×102~1.58×105mg/m3浓度范围内).同时,γ-Fe2O3纳米纤维气体传感器件还表现出良好的长期稳定性.     

Y掺杂的ZnO纳米纤维材料的制备及其气敏传感器作用机理

采用静电纺丝法成功制备了Y掺杂的ZnO纳米纤维.并通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线(EDX),透射电子显微镜(TEM)以及热重差热分析(TG-DTA)等手段对样品的结构和形貌进行了表征分析.同时用纯的ZnO和Y掺杂的ZnO纳米纤维制备了传感器,对浓度为(1-200)×10^-6 (体积分数)丙酮的气敏特性进行了测试分析.测试结果表明,可以通过简单控制纳米纤维中Y的含量,来微调该传感器的气敏特性.同时也发现通过Y掺杂, ZnO纳米纤维对丙酮的气敏特性有所改善,表现出很高的响应.纯ZnO和Y掺杂ZnO制成的传感器对几种潜在干扰气体表现出良好的选择性,比如氨气、苯、甲醛、甲苯以及甲醇.本文最后也讨论了该传感器的气敏作用机理.     

静电纺丝技术制备聚苯乙烯/石墨烯复合纳米纤维

通过静电纺丝技术制备了聚苯乙烯/石墨烯复合纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、粉末X-射线衍射和激光拉曼光谱等技术对所制备的纤维膜结构和组成进行表征,并通过电化学法考察该复合纳米纤维膜的电活性。结果表明,石墨烯已掺杂到聚苯乙烯纤维中。与聚苯乙烯纤维膜相比,聚苯乙烯/石墨烯复合纳米纤维膜导电性能增强,表明本实验成功实现了对聚苯乙烯纤维的改性。     

静电纺制备丝素蛋白纳米纤维及其复合纳米纤维的研究进展

将生物材料通过静电纺丝制备成的纳米纤维,具有比表面积大、空隙率高、生物相容性好等优点,因此得到广泛研究。本文主要综述了近年来国内外静电纺丝制备丝素蛋白纳米纤维的研究现状,重点介绍了采用不同溶剂制备的纯丝素蛋白纳米纤维和丝素蛋白与其它材料复合制备的丝素蛋白复合纳米纤维,并展望丝素蛋白纳米纤维潜在的应用前景。     

静电纺荧光纳米纤维膜在痕量爆炸物检测中的应用

爆炸物检测作为打击爆炸恐怖主义的重要措施之一,正日益彰显出广阔的应用前景.其中,静电纺荧光纳米纤维膜在爆炸物检测领域已展现出其独特的优点,可满足爆炸物检测所需的检测速度快、检测灵敏度高等要求.本文总结了近年来静电纺荧光纳米纤维膜在爆炸物检测中的代表性成果,简要介绍了爆炸物荧光传感机理、静电纺丝技术原理、静电纺荧光纳米纤维膜的制备方法及其爆炸物检测性能的影响因素;系统、重点梳理了有机小分子体系、共轭聚合物体系、聚集诱导发光体系及其他荧光材料体系的静电纺荧光纳米纤维膜在爆炸物检测中的应用,并针对该领域尚未解决的问题和未来可能的发展方向进行了展望,可为实际爆炸物检测中静电纺荧光纳米纤维膜的设计提供指导.     

取向纳米纤维聚合物膜引导内皮细胞生长的作用

采用高压静电纺丝技术构建了聚氨酯(PU)取向纳米纤维聚合物膜, 研究了其引导人脐静脉内皮细胞(HUVEC)生长的作用. 通过扫描电子显微镜对PU取向纳米纤维聚合物膜的形貌进行了观察; 通过细胞增殖试验, 研究了PU取向纳米纤维聚合物膜对HUVEC生长的促进作用; 通过激光扫描共聚焦显微镜观察细胞骨架中肌动蛋白、微管蛋白及纽蛋白纤维的形成情况, 探讨了取向纳米纤维聚合物膜对细胞迁移、骨架发育的影响. 此外, 还通过ELESA方法检测了生长在不同聚合物膜上的HUVEC分泌组织因子(TF)的数量, 探讨了取向纳米纤维结构对HUVEC抗凝血功能的影响. 实验结果表明, PU取向纳米纤维聚合物膜取向良好, 直径为300~500 nm; 该薄膜可明显促进HUVEC增殖; 引导HUVEC沿纺丝方向定向排列生长且呈抗凝血表型, 组织因子分泌量明显低于对照组PU光滑膜. 因此, PU取向纳米纤维聚合物膜可提供适合内皮细胞的良好生存与增殖环境, 在血管的修复与再生方面具有潜在的重要应用价值.     

二氧化硅@聚合物同轴纳米纤维

The preparation and formation mechamsm ot silica/polyvinylpyrrolidone(PAN) coaxial nanofibers were presented in this paper. The PVP-PAN composite nanofibers were obtained via an electrospinning technique, while SiO2 nanoparticles were prepared according to a Stoeher method. The measurements of water contact angle(WCA), the compared results of silica coating PVPPAN composite nanofibers with PAN nanofibers indicate that much PVP resided on the composite nanofiber surface, which resuks in the occurrence of SiO2@polymer coaxial nanofibers due to the formation of hydrogen bonding between silica and composite nanofibers and subsequent adsorption of silica on the fiber surface.     

ZnO掺杂的SnO_2纳米纤维的制备、表征及气敏机理(英文)

以二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)为盐原料,采用静电纺丝的方法制备了SnO2纳米纤维.为了研究ZnO掺杂对SnO2形貌、结构及化学成分的影响,分别制备了不同含量ZnO掺杂的SnO2/ZnO复合材料.利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、扫描电镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)光谱对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的SnO2/ZnO复合材料是由纳米量级的小颗粒构成的分级结构材料.ZnO含量不同,对应的SnO2/ZnO复合材料结构不同.表征结果表明ZnO的掺杂量对SnO2材料的形貌及结构均起着重要作用.将制备的不同ZnO含量的SnO2/ZnO复合材料进行气敏测试,测试结果表明,Sn:Zn摩尔比为1:1制作的气敏元件对甲醇的灵敏度优于其它摩尔比的气敏元件.讨论了SnO2/ZnO复合材料气敏元件的敏感机理.同时针对Sn:Zn摩尔比为1:1时表现出最好的气敏响应,分析了其原因,包括Zn的替位式掺杂行为、ZnO的催化作用、过量ZnO对SnO2生长的抑制作用以及SnO2与ZnO晶粒界面处的异质结.     

Preparation and Ethanol Sensing Properties of ZnO Nanofibers

ZnO nanofibers with an average diameter of about 90 nm were prepared by an electrospinning method combined with a calcination process. The as-electrospun nanofibers before and after calcination were characterized by means of differential thermal analysis(DTA), thermal gravimetric analysis(TGA), X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy(SEM). The fibers after calcination at 600 °C belong to the hexagonal wurtzite structure. The sensor based on ZnO nanofibers exhibited excellent ethanol sensing properties at 206 °C such as good linear dependence in the low concentration(1―100 μL/L), high response, and good selectivity. Fast response(less than 2 s) and recovery(about 16 s) were also observed in our investigations.     

电纺纳米纤维多级形貌调控研究进展

"静电纺丝"是目前制备纳米级纤维最为简单有效的方法,其制得的纤维材料具有径细、质轻、比表面大、孔隙率大等优点,应用前景广泛。与传统纤维相比,电纺纤维具有一些独特的形貌结构特点。本文根据电纺纤维的宏观、微观形貌特征将其划分为三级形态(多根纳米纤维排列形成的聚集形貌)、二级形态(单根纳米纤维的宏观形貌)以及一级形态(单根纳米纤维的介观及微观形貌),详述了各级形态纤维的形貌结构特点、制备方法以及形成机理,并对这些形态各异纤维材料的应用前景进行了展望。     

聚丙烯腈电纺纤维的功能化

聚丙烯腈是一种性能优异、应用广泛的成纤聚合物,静电纺丝技术则可用于制备聚丙烯腈纳米纤维,本文对聚丙烯腈纳米纤维的功能化进行了综述.通过表面仿生修饰、碳纳米管填充等方法改性的聚丙烯腈电纺纤维被尝试作为酶固定化的载体材料,在显著提高载酶量的同时,能大幅度提高酶活性.糖基功能化的纳米纤维对特定的蛋白质具有较高的识别效率,可望用于蛋白质的分离与纯化.卟啉化的聚丙烯腈电纺纤维则在显示出荧光特性的同时,在催化、传感等方面具有潜在的应用前景.     

Ce掺杂In_2O_3纳米纤维的制备及其三乙胺气敏性能(英文)

用简单有效的静电纺丝法制备了Ce掺杂的In2O3纳米纤维材料.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和扫描电子显微镜(SEM)对合成样品的晶体结构和形貌进行了表征.结果显示,此纤维材料的平均直径约为90nm,长度达到几十个微米.气敏性能测试结果表明,4%(w)Ce掺杂的In2O3纳米纤维对三乙胺的灵敏度最高,该气敏元件对3μL·L-1三乙胺的灵敏度达到2.6,响应时间为5s,恢复时间约为6s,且具有较好的选择性.     

Electrospun Polyaniline/Poly(ethylene oxide) Composite Nanofibers Based Gas Sensor

Camphor‐10‐sulfonic acid (HCSA) doped polyaniline (PANI)/poly(ethylene oxide) (PEO) composite nanofibers with different compositions (12 to 52 wt.% of PANI) were synthesized by an electrospinning method and their properties including optical, electrical and sensing were systematically investigated. FT‐IR shows that an increase of IR absorbance ratios of aromatic C? C stretching vibration of benzenoid rings of PANI to C? O? C symmetric vibrational modes of PEO confirmed that the PANI content in nanofiber mats increased proportionally with increase in PANI content in electrospinning solution. The band gap of PANI was determined to be 2.5 eV using UV‐Vis spectroscopy. The electrical conductivities of the nanofibers increased with an increase in the PANI content in the nanofibers. Additionally, the sensitivity toward NH₃ increased as the PANI content increased, but branched nanofibers reduced sensing response. The humidity sensitivity changed from positive to negative as the PANI content increased. The electron transport mechanism was studied by measuring the temperature dependence electrical resistivity. The negative temperature coefficient of resistance revealed a semiconducting behavior for the PANI/PEO nanofibers. The activation energy, calculated by Arrhenius plot, increased as the PANI content decreased. The power law indicated that electrons were being transported in a three dimensional matrix, and the longer hopping distance required more hopping energy for electron transport.     

Glucose Biosensor Using Glucose Oxidase and Electrospun Mn2O3‐Ag Nanofibers

The highly porous Mn₂O₃‐Ag nanofibers were fabricated by a facile two‐step procedure (electrospinning and calcination). The structure and composition of the Mn₂O₃‐Ag nanofibers were characterized by SEM, TEM, XRD, EDX and SAED. The as‐prepared Mn₂O₃‐Ag nanofibers were then employed as the immobilization matrix for glucose oxidase (GOD) to construct an amperometric glucose biosensor. The biosensor shows fast response to glucose, high sensitivity (40.60 µA mM^?1 cm^?2), low detection limit (1.73 µM at S/N=3), low K_m,app value and excellent selectivity. These results indicate that the novel Mn₂O₃‐Ag nanfibers‐GOD composite has great potential application in oxygen‐reduction based glucose biosensing.     

Electrospun nanofibers of polyferrocenylsilanes with different substituents at silicon

The strained silicon-bridged [1]ferrocenophane Fe(η-C₅H₄)₂SiBuMe was prepared via a facile chloride substitution reaction at the bridging atom of a readily available SiMeCl-bridged [1]ferrocenophane precursor. Thermal ring-opening polymerization of Fe(η-C₅H₄)₂SiBuMe and Fe(η-C₅H₄)₂SiMe₂ afforded polyferrocenyldimethylsilane (PFDMS) and polyferrocenylbutylmethylsilane (PFBMS), respectively. Polyferrocenylsilane nanofibers were fabricated by electrospinning polymer solutions in 90 wt% tetrahydrofuran and 10 wt% N,N-dimethylformamide at room temperature. The effect of processing parameters such as concentration of polyferrocenylsilanes solution, applied voltage, and working distance on the diameter and morphology of resulting nanofibers were investigated. Electron diffraction patterns from polymer nanofibers revealed that PFS fibers exhibit different orientation owing to variance of the side groups at silicon.     

聚乳酸-乙醇酸/纳米氧化锌复合电纺纤维装载亲疏水药物的控释及体外细胞毒性

利用静电纺丝技术制备了负载亲水性药物阿霉素(DOX)以及疏水性药物喜树碱(CPT)的复合纳米纤维. 先用巯基封端的普朗尼克(F127)修饰纳米氧化锌(FZnO), 再将FZnO负载盐酸阿霉素(DOX@FZnO), 最后将DOX@FZnO与CPT一起纺入聚乳酸-乙醇酸(PLGA)纤维中. 体外药物释放结果表明, 复合纳米纤维能够减小亲水性药物的突释, 减缓药物释放速率, 延长药物释放时间. 体外细胞活性结果表明, 双载药复合纤维比单载药复合纤维具有更强的细胞毒性, 能够有效抑制癌细胞生长.     

浸润性可调的导电聚苯胺/聚丙烯腈同轴纳米纤维

聚苯胺(PANI)因其具有可调的导电性、优异的化学稳定性、简单的制备方法等特点, 在化学电源、抗静电涂层、电磁屏蔽材料、抗腐蚀、传感器等领域具有广泛的应用前景[^1~4]. 由于聚苯胺的刚性分子链使得聚苯胺几乎不溶不熔, 难以加工应用, 因此, 将导电聚合物直接制成纳米纤维一直是合成纤维界所希望的目标之一. 此外, 由于材料尺度的减小, 使纳米材料的表面与界面性质,尤其是表面浸润性变得更为突出.浸润性是固体表面的重要特征之一, 它主要由表面的化学组成和微观结构共同决定^[5,6]. 可调的浸润性在超疏水材料、药物传输、仿生材料和微流体等领域具有重要的应用价值^[7~10] , 引起人们广泛关注.