1 华侨大学 机电及自动化学院，福建厦门3602
2 厦门理工学院 机械与汽车工程学院，福建厦门36104
3 华侨大学 制造工程研究院，福建厦门61021
4 福建省移动机械绿色智能驱动与传动重点实验室，福建厦门361021
针对静电纺丝射流直径小、速度快，不易检测的难题，提出一种带同轴激光辅助的静电纺丝射流检测方法。基于光波导传输原理，激光经由光纤传导到同轴针内针出口处与纺丝射流耦合，有效增强了射流与背景的对比度。结合图像处理技术，对比分析有激光辅助和无激光辅助的静电纺丝射流图像的演变规律，并在此基础上探索辅助激光的最佳功率。实验结果表明，同轴激光辅助有助于增强射流的可检测性，最适于射流检测的激光功率为4 mW；在射流稳定阶段，有光辅助下射流平均可视化长度为10.79 mm，无光辅助射流平均可视化长度为5.68 mm，有光辅助下射流可视化长度平均提升了89.81%；对于细小射流，有光辅助下射流平均可视化长度为5.36 mm，无光辅助射流平均可视化长度为3.33 mm，有光辅助下射流可视化长度平均提升了60.74%。因此，引入同轴激光能有效提高静电纺丝射流的可检测性，为微纳喷印的实时检测提供了一种新思路。
静电纺丝 同轴激光 激光辅助 射流检测 electrospinning coaxial laser laser assisted jet detection
南京工业大学数理科学学院，江苏 南京 211816
本文使用同轴静电纺丝技术，以合适的钒源和锡源为前驱体，在不同的热处理条件下，制备V2O5/SnO2纳米纤维异质结构，并构筑高灵敏的光电探测器件。在偏置电压为2.0 V、波长为405 nm的激光辐照下，V2O5/SnO2纳米纤维异质结构显示出1.28 μA的光电流，相比纯V2O5纳米纤维光电探测器（0.43 μA），光电流提高了近三倍。在偏置电压为3.0 V的周期性激光的调制下，V2O5/SnO2纳米纤维异质结光电探测器表现出快速的光响应，响应和衰减时间均为0.566 s，响应度为3.97 A/W，比探测率为 Jones，表现出良好的光电探测性能。这些实验结果为V2O5/SnO2纳米纤维异质结构在光电子器件中的应用提供了新的思路。
V2O5 V2O5/SnO2纳米纤维异质结 静电纺丝 光电探测器
1 新疆理工学院能源化工工程学院, 阿克苏 843000
2 湖南现代环境科技股份有限公司, 长沙 410114
近年来, 重金属离子的去除是复杂环境中水处理面临的难点问题之一, 静电纺丝制备的三维SiO2纳米纤维棉具有耐高温、耐强酸的特点, 是复杂环境中水处理的理想前驱体材料。以三维SiO2纳米纤维棉作为基底, 在引发剂偶氮二异丁腈作用下催化乙烯苯磺酸和乙二苯单体发生原位聚合, 实现聚乙烯苯磺酸在SiO2纳米纤维棉表面均质包覆, 制备SiO2@聚乙烯苯磺酸纳米纤维棉。通过SEM、FT-IR等表征方法揭示了该纳米纤维棉的形貌和化学组成, 采用热重分析仪对其进行热稳定性测试, 并研究了该纳米纤维棉在高温、酸性条件下的吸附再生性能。结果表明: SiO2@聚乙烯苯磺酸纳米纤维棉对Cu2+、Cd2+和Pb2+有很高的吸附容量, 当pH值为5.5和初始离子浓度为100 mg/L时, 吸附容量分别为73.0、91.0、161.0 mg/g, 当温度为80 ℃时吸附容量仍可达81.0、64.0、123.0 mg/g; 吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附, 具有较强的再生性能, 经10次离子脱附-吸附循环, Cu2+、Cd2+和Pb2+的容量保持率分别为83.5%、81.1%、77.6%。
原位聚合包覆 SiO2纳米纤维棉 静电纺丝 水处理 重金属 吸附 in situ polymerization coating SiO2 nanofiber cotton electrospinning water treatment heavy metal adsorption
上海师范大学资源化学教育部重点实验室, 化学与材料科学学院 上海200234
本文以纳米金为模板, 通过替代化学反应, 合成 Au@AgNPs 核壳纳米粒子, 将其负载在聚(苯乙烯-丁二烯) (SB)电纺纤维膜上, 制得表面增强拉曼散射(SERS) 柔性基底Au@AgNPs/SB。利用紫外-可见光谱 (UV-vis)、透射电子显微镜 (TEM)、扫描电子显微镜 (SEM)和拉曼光谱表征了基底的形貌结构和光谱性能。以罗丹明6G为拉曼分子探针, 将Au@AgNPs/SB基底经常温-升温过程处理后进行光谱实验, 结果表明该基底热耐受性好, 能用于较高温度下前处理样品, 有利于提高检测的灵敏度。以农药福美双作为研究对象, 通过对其进行加热实验, SERS检测限可低至3.65×10-8 mol/L。
静电纺丝 SB纤维 热耐受性 农药残留分析 SERS SERS Electrospun SB fibers thermal tolerance Analysis of pesticide residues
1 北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家实验室，北京 100871
2 四川大学生物医学工程学院，四川 成都 610065
全固态纤维电池是纤维态光伏电池走向实际应用的关键性技术之一。回顾了纤维态光伏电池光学结构的发展历程，重点阐述了无透明导电氧化物的纤维态光伏电池所采用的双电极缠绕结构设计的创新性和重要性。新材料（包括非富勒烯基的有机分子和钙钛矿）和光学活性层的新制备工艺（如气相辅助沉积法、静电纺织法）的应用使得全固态纤维电池研究取得突破性进展，光电转化效率达到10%~16%。但全固态纤维电池的模块化仍然存在重大挑战。未来面向可穿戴设备的纤维态光伏电池需要融合新材料和新工艺，开发出可回收、可重复利用、高性能、绿色环保、可编织集成的全固态纤维光伏电池。
纤维光伏电池 有机-无机杂化钙钛矿 气相辅助沉积 静电纺丝 无透明导电氧化物电极 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316007
1 邵阳学院食品与化学工程学院，邵阳 422000
2 中南大学粉末冶金研究院，长沙 410083
3 广东氢发新材料科技有限公司，佛山 528000
4 昆明贵金属研究所铂金属综合利用先进技术国家重点实验室，昆明 650106
采用喷涂或转印方法制备的质子交换膜燃料电池催化层存在活性不均匀或活性位点易失效的问题。本研究用静电纺丝法制备高导电性的柔性碳纳米纤维薄膜，然后将析氢电位较高的Cu以脉冲电沉积的方式均匀沉积到纤维膜上，制备出Cu纳米晶/碳纳米纤维膜，最后通过原位置换还原，合成Cu@PtCu/碳纳米纤维(Cu@PtCu/CNF)催化薄膜。Cu@PtCu/CNF催化薄膜解决了催化层活性不均的问题，且可以直接作为催化层使用。采用 SEM、XRD、XPS 等对其形貌、结构进行了表征。电化学测试结果表明，在pH=4、氯铂酸浓度为0.25 mg·mL-1时获得的Cu@PtCu/CNF催化薄膜，其面积比活性为49 m2·g-1。在5 000个循环的稳定性测试后，电化学活性比表面积保持74%，半波电位下降了9 mV，均优于商业Pt/C催化剂。
催化剂薄膜 碳纳米纤维膜 静电纺丝 电沉积 氧还原反应 catalyst film carbon nanofiber film electrospinning electrodeposition oxygen reduction reaction Cu@PtCu Cu@PtCu
1 宁夏大学机械工程学院, 银川 750021
2 宁夏光伏材料重点实验室, 银川 750021
因硅具有高达4 200 mA?偸h/g的理论嵌锂容量, 成为目前最具有发展前景的锂离子电池负极材料。但是, 因硅材料在嵌脱锂过程中存在巨大的体积膨胀(≥300%), 制约了其作为锂离子电池负极的商业化应用。通过采用静电纺丝技术和碳源前驱体包覆相结合的方法, 经过碳化处理制备的C@Si/C硅基复合负极。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对材料的物相结构和微观形貌进行了表征, 采用热重分析实验研究了聚乙烯吡咯烷酮包覆后所得材料质量随温度的变化情况, 通过Raman测试考察了碳化后所得硅基负极材料的石墨化程度。对所制备的硅基负极材料进行了恒电流充放电、循环伏安及交流阻抗谱分析。结果表明: 经碳包覆后的静电纺丝Si/C纤维相较于未包覆前, 电化学性能有了明显提升。在0.1 A/g的电流密度下, 首次放电容量可达到1 401.4 mA?偸h/g, 首次Coulombic效率高达70.22%, 经100圈循环后容量仍保持在582.6 mA?偸h/g, 倍率测试结果表明, 经过1.0 A/g的大电流密度测试后, 在0.1 A/g的电流密度下, 仍具有622.2 mA?偸h/g的可逆容量。
硅基 复合负极 静电纺丝 锂离子电池 silicon-based composite anode electrospinning lithium-ion battery
1 1.西华师范大学 物理与天文学院, 南充 637001
2 2.西南科技大学 核废物与环境安全省部共建协同创新中心, 绵阳 621010
3 3.西南科技大学 国防科技学院, 环境友好能源材料国家重点实验室, 绵阳 621010
放射性碘是典型的核裂变产物之一, 吸附-分离-固化放射性碘(129I、131I等)对于核电运营、乏燃料后处理具有重要意义。本研究采用静电纺丝技术和热还原方法, 以一种聚甲基倍半硅氧烷树脂(MK树脂)为原料, 成功制备出一种新型铋基复合纳米纤维膜(Bi@SiOCNF)。该材料以SiOC纤维为基体, 金属单质铋负载在SiOCNF表面与三维网络空间, 对气体碘表现出良好的捕获与固定能力。吸附实验结果表明, 该材料在2 h内可达到最大饱和吸附容量(515.2 mg/g)。XRD、XPS等测试结果表明, 铋基SiOCNF复合纳米纤维膜通过化学吸附与物理吸附机制共同吸附气态碘。热分析表明, Bi@SiOCNF具有良好的热稳定性。该材料在核电站、乏燃料后处理厂对放射性气态碘的捕获、固定和储存等方面具有潜在的应用前景。
气态碘 放射性 静电纺丝 铋 吸附 gaseous iodine radioactive electrospinning bismuth adsorption
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
兼具抗菌和组织修复活性的生物材料在再生医学领域具有广阔的应用前景。以光热和磁热为基础的热疗技术都具有抗菌作用, 但光的穿透能力有限, 磁热试剂的热转换效率较低, 限制了其在生物医学领域的应用。本研究合成了Fe2SiO4/Fe3O4双相复合生物陶瓷粉体, 不仅同时具有良好的光热和磁热效应, 还能有效释放活性的铁和硅酸根离子。用陶瓷粉体与明胶/聚己内酯复合制备的电纺丝膜不仅具有良好的细胞相容性, 而且具有光热和磁热效应。复合膜在相对温和的条件下近红外光(808 nm, 0.36 W·cm-2)与交变磁场(506 kHz, 837 A·m-1)同时处理15 min后, 与单独近红外光或磁场热处理相比, 具有更强的细菌抑制活性。因此, 这种集光热、磁热功能于一体且具有细胞相容性的Fe-Si基生物陶瓷及其复合材料在再生医学领域具有潜在的应用前景。
Fe 硅酸盐 双相生物陶瓷 静电纺丝 抗菌性能 Fe silicate biphasic bioceramic electrospun antibacterial
