红外光谱在纤维质文物材料鉴别中的应用研究

纺织纤维和纸张纤维是常见纤维质文物材料, 是构成博物馆精美文物如服饰手稿书画的基本材料, 近年来寻求通过无损或微损方法对这一类材料的鉴别以及劣化状况评价备受文物鉴赏家和文物保护工作者的关注。借助傅里叶变换红外光谱, 研究博物馆常见纺织纤维材料棉、麻、桑蚕丝、柞蚕丝、羊毛的红外光谱特征和它们的分子结构组成异同, 研究传统纸纤维稻草、麦草、龙须草、龙旗松、桑皮红外光谱特征。结果表明: 衰减全反射傅里叶变换红外光谱无损分析技术可通过比较3 300～2 800 cm-1 CH, NH, OH振动区间光谱形状以及指纹区峰位以区别不同种类纺织品纤维;碳氧振动纸张纤维最明显光谱差异位置出现在与纤维素OH伸缩振动相关波数3 300 cm-1和与C—O—C相关波数1 332, 1 203, 1 050 cm-1。文章探索研究红外光谱技术结合主成分分析法在快速鉴别纤维材料中的应用。通过对全光谱数据多元散射校正(MSC)预处理后进行主成分分析, 可以把红外光谱十分相似的纺织纤维棉和亚麻、桑蚕丝和柞蚕丝明显分类;对光谱相似的纸纤维, 可采用选择不同光谱波数段进行主成分分析, 比较发现能够把五种纸纤维明显区分的光谱区间为3 800～2 800 cm-1。本研究为分子光谱无损分析技术应用于文物材料鉴别、科学评估纤维材料保存状况提供基础研究。     

磺化预氧化聚丙烯腈纤维催化的Beckmann重排反应

通过静电纺丝和预氧化制备了一种预氧化聚丙烯腈超细纤维(PrePANF),然后与氯磺酸反应引入磺酸基团,获得了一种独特的纤维状固体酸(SPrePANF)。采用扫描电镜仪(SEM)、红外光谱仪(FT-IR/ATR)、X-射线衍射仪(XRD)和元素分析仪(EA)对SPrePANF的微观形貌和化学结构进行了详细的表征。结果表明:预氧化作用使线性聚丙烯腈分子链形成了芳环结构,并通过磺化反应在芳环上引入了磺酸基。Beckmann重排反应催化结果表明:SPrePANF对二苯甲酮肟的Beckmann重排反应具有较好的催化活性和选择性;而且纤维膜结构使该催化剂可以方便地回收再利用,重复使用4次后仍然具有良好的催化活性。     

纤维增强复合材料界面剪切强度及界面微观结构的表征

界面在纤维增强复合材料中具有特别重要的作用,它不但是纤维增强复合材料中增强相和基体相连接的纽带,也是应力及其他信息传递的桥梁。良好的界面粘结才能使纤维的性能得到充分发挥,进而纤维增强复合材料的力学性能得到提高,因此对纤维增强复合材料的界面粘结性能、界面微观结构的研究非常重要。本文总结了纤维增强复合材料界面剪切强度、界面微观结构的表征方法,包括单纤维拔出试验、纤维断裂试验、纤维压出试验等,并侧重介绍了拉曼光谱对纤维增强复合材料界面粘结性能、界面微观结构的研究。     

稀土镧在腈纶纤维化学镀银中的应用及其电化学性能

采用化学镀法(镀液中加入适量的稀土镧)在硅烷偶联剂改性后的腈纶纤维表面沉积金属银,由粒径分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、阴极极化曲线以及循环伏安曲线等方法对其进行表征,研究了硝酸镧对化学镀银沉积速度、镀层质量和电化学性能的影响。结果表明,镀银液中加入适宜的硝酸镧,银的沉积速率和腈纶纤维表面银镀层的表面质量均有不同程度的提高。电化学测试表明,镀银液中增大硝酸镧的浓度(0～0.01 g/L),阴极极化曲线极化度增大,氧化还原峰的电流上升,电沉积的速度加快。     

Eu（TTA）3AA-NBR/PVP同轴超细纤维的制备及荧光性能研究

用同轴静电纺丝制备了含有稀土铕配合物(Eu(TTA)3AA)的芯-壳结构的丁腈橡胶/聚乙烯吡咯烷酮(NBR/PVP)超细荧光纤维。考察了在外层PVP纺丝参数不变的情况下,改变芯层丁腈橡胶纺丝液的纺丝速度、Eu(TTA)3AA含量等对纤维形貌的影响。通过研究Eu(TTA)3AA-NBR/PVP同轴超细纤维中Eu(TTA)3AA微观结构、含量与纤维的荧光性能之间的关系,发现在同轴纤维形成过程中由于溶剂的快速挥发可使Eu(TTA)3AA形成无定形结构,进而在纤维中形成分子簇级别的分散,在Eu(TTA)3AA含量为30%时,同轴纤维比Eu(TTA)3AA粉末的荧光强度提高了2倍。     

基于MXenes的功能纤维的制备及其在智能可穿戴领域的应用

在电子信息和物联网技术的推动下,人类对可穿戴电子器件和智能织物的需求愈发突出,功能纤维作为智能可穿戴设备的重要载体,近年来获得快速发展。功能纤维的性能很大程度上取决于纤维的基础构筑单元。过渡金属碳/氮化物(MXenes)作为一种新兴的二维材料,凭借其高电导率、优异的可加工性能、可调节的表面特性以及出色的机械强度等优点,受到了极大的关注,也逐渐成为构筑功能纤维的重要单元。本文将主要综述MXenes的湿化学、熔融盐、无氟试剂刻蚀等方法和力学、电学、光学和化学稳定性等性能,阐述基于该材料制备的功能纤维在传感、储能以及其他智能领域的应用,最后讨论了基于MXenes材料的功能纤维的未来应用前景和技术挑战。     

基于核酸的纸基荧光生物传感器的设计及应用

纸基生物传感器由于其具有成本低、操作方便、生物可降解、识别元件用量低等优点,近年来受到了广泛的关注。其中,以功能核酸作为识别元件的纸基荧光生物传感器具有较高的灵敏度、瞬时响应以及实时检测等特性,在便携式传感设备方面展现出巨大的潜力。此外,将核酸作为识别元件的纸基无细胞蛋白合成平台,通过条件合成的报告荧光蛋白可实现对病毒、重金属等目标物的特异性检测,具有良好的应用前景。首先,本文介绍了基于核酸的纸基荧光生物传感器的设计,特别是基于核酸的识别元件与纸基材料的结合方式。其次,总结了基于核酸的纸基荧光生物传感器在临床诊断、食品安全检测、环境污染物检测等不同领域的最新研究进展,讨论了其优势与局限性。最后,探讨了基于核酸的纸基荧光生物传感器的发展方向与应用前景,以期为相关领域的研究提供参考。     

超分子作用构筑具有高光学不对称性的表面等离子纳米粒子手性组装体

《Science》杂志最近刊发了吉林大学刘堃团队关于手性纳米材料研究的重要进展: 通过超分子作用诱导金纳米棒与人胰岛淀粉样多肽之间共组装, 构筑具有类似于手性液晶结构的纳米螺旋超结构. 与单独的金纳米棒相比, 长程有序的纳米螺旋结构的手性各向异性因子(g-factor)提高了4600倍, 高达0.12. 该工作在液晶与手性无机纳米结构间建立了联系, 为构筑有机-无机光学活性结构提供了统一的设计原则, 并为淀粉样类疾病药物在复杂生物介质中的筛选开发了新方法.     

复合溶胶-凝胶法改善PBO纤维的光稳定性

分别以钛酸正丁酯(C16H36O4Ti)、醋酸(CH3COOH)、盐酸(HCl)、丙基三甲氧基硅烷(KH560)、苯基三甲氧基硅烷(Ph-TMS)、甲醇(CH3OH)和去离子水(H2O)为原料,氨水(NH3·H2O)为催化剂,分别采用溶胶-凝胶法和复合溶胶-凝胶法涂覆制备防老化聚亚苯基苯并二唑(PBO)纤维。通过粒度分析验证了纳米溶胶的成功制备,通过EDS能谱、SEM扫描电镜、接触角测定等分析测试PBO纤维表面的化学组成与物理性能,验证防老化PBO纤维的成功制备。以拉伸强度测试、SEM扫描电镜和表面接触角表征PBO纤维的防老化性能。结果表明:在氙灯耐气候试验箱经历130h的老化后,与未经过涂覆的PBO原纤相比,采用纳米TiO2水溶胶-凝胶法涂覆的PBO纤维拉伸强度保持率只提高了5%,利用纳米有机硅溶胶-凝胶法涂覆的PBO纤维拉伸强度保持率可提高10%,而经过纳米TiO2和有机硅溶胶-凝胶法涂覆的PBO纤维,拉伸强度保持率提高了27%,且老化后的纤维表面保持得非常完整。     

阴离子聚合PA6与苎麻纤维复合反应中的阻聚与变色机理的研究

通过浇注成型的方法研究并发现了苎麻纤维与阴离子聚合尼龙6(APA-6)反应加工过程中严重的阻聚和变色问题.为了分析阻聚和变色的机理并寻找解决方案,选取了3种不同的引发剂(氢氧化钠、己内酰胺钠盐和己内酰胺溴化镁)分别与微晶纤维素(MCC)在150℃的真空条件下反应.然后分别采用傅里叶变换红外光谱、原子吸收光谱、X-射线衍射和核磁共振波谱表征了引发剂和MCC反应前后的变化.结果证明,阻聚和变色的机理是在强碱性和高温条件下,纤维素发生了剥皮反应,产生的副产物又极易与引发剂反应,因此导致APA-6中起引发作用的己内酰胺阴离子被消耗,从而使得聚合反应终止.另外,由于己内酰胺溴化镁(C1)的低活性和弱碱性,使得剥皮反应很大程度的降低,进而避免了引发剂阴离子的消耗,从而使得阻聚和变色问题得到明显改善,最终实现了通过反应加工的方法制备APA-6与苎麻纤维复合材料的目的.