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静电纺纤维基全纳米复合材料:进展与前景

点击次数:592  发布时间:2018-11-11

文章来源:爱思唯尔Elsevier


静电纺丝技术及其制备的纳米纤维基复合材料是近十几年来世界材料科学领域十分关注的课题。2000年,诺贝尔化学奖获得者麦克德尔米德先生将静电纺丝技术带入吉林大学麦克德尔米德实验室。经过十几年的潜心研究,王教授近提出了全纳米复合材料的新概念,即利用高压静电纺丝技术,把有机/有机、无机/有机、有机/无机纳米组分进行多元复合,它们可以是0/1、1/1、3/1维度的结合,其形貌可以是纳米线、纳米管、纳米粒子、纳米带等,通过多元纳米复合试图寻找出这些全纳米材料之间的协同效应、界面效应、空间效应、以及反常现象,并研究全纳米材料在多种领域的应用。


近期,吉林大学王教授课题组在爱思唯尔旗下期刊Composites Communications上发表的题为“Electrospinning based all-nano composite materials: Recent achievements and perspectives”的综述论文中介绍了静电纺纤维基全纳米复合材料的组成与结构,并详细总结了这些材料在众多领域的应用前景。文章作者为东北师范大学化学学院赵锐博士。

静电纺纤维基全纳米复合材料是一个新兴领域,正处于基础研究阶段。因为静电纺纤维基全纳米复合材料具有超轻、超柔、超薄等特点,并且通过有机纳米材料与无机纳米材料的结合与调控,其显示了强大的功能化、智能化、以及超细纤维的特性。在此基础上,文章详细探讨了静电纺纤维基全纳米复合材料在水/气/油过滤、有害物质吸附、光/化学/电催化、生物与医用、纳电子器件、能量存储与转换、电磁屏蔽与隐身等领域的应用。后,作者对静电纺纤维基全纳米复合材料的研究机遇与挑战提出了一些个人见解,并激励更多的研究者从事这一新颖的科研领域:


新一轮科技革命和产业变革的脚步已经向我们快步走来,当下各种新材料、新技术、新业态层出不穷,电纺纤维基全纳米复合材料的产业化苗头已经开始展现。根据目前状况来看,对于静电纺纤维基全纳米复合材料的研究,在未来五年里我们还要坚持走改性、替代、智造路线。改性就是通过把传统材料作为基底,利用电纺纤维及其复合材料进行修饰,以提高传统材料的固有性能(如:空气过滤产品)。替代就是利用静电纺纤维基全纳米复合材料的超轻、超柔、超大比表面积、超高孔隙率、协同效应和界面效应,开发世界上还没有的新型纳米级复合材料,发现新原理和新性质,以替代一些传统产品。例如:用低密度的超细纤维复合材料替代某些航天航空材料,即使重量减掉1克,也会对国防建设产生巨大的经济意义和现实意义。智造就是研发智能感知、智能可控等核心技术,尽快实现静电纺纤维基全纳米复合材料制品在自主健康监测、海洋工程、智能装备、4D应用等领域的应用。

 

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