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東華大學(xué)丁彬教授/閆建華教授團(tuán)隊(duì) Mater. Today綜述:柔性氧化物陶瓷微納米纖維材料的制備現(xiàn)狀及策略
2022-11-21  來源:高分子科技

  氧化物陶瓷微納米纖維(MNFs)屬于一種新型結(jié)構(gòu)陶瓷體系,其兼具陶瓷材料的低熱導(dǎo)率、高溫和耐腐蝕性與直徑細(xì)化帶來的高比表面積和孔隙率等性能,具有獨(dú)特的熱、光學(xué)、電學(xué)和其他性質(zhì)。但MNFs具有固有的硬度和脆性極大限制了其使用壽命和實(shí)際應(yīng)用。近日,東華大學(xué)丁彬教授/閆建華教授團(tuán)隊(duì)在Materials Today上發(fā)表了題為“Status and Strategies for Fabricating Flexible Oxide Ceramic Micro-Nanofiber Materials”的綜述文章。


  近年來,紡織技術(shù)的創(chuàng)新為實(shí)現(xiàn)微米級(jí)(1–1000nm)纖維的大規(guī)模制造鋪平了道路。MNFs由于其顯著的尺寸效應(yīng)(如電子限制和沿軸向的傳輸)、表面和界面效應(yīng)(如豐富的微觀結(jié)構(gòu)和大的比表面積)而顯示出許多獨(dú)特的性質(zhì)。其中,無機(jī)陶瓷MNFs由于其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性、電氣和電化學(xué)儲(chǔ)能特性,在柔性電子、固態(tài)電池和催化降解等新興技術(shù)領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而,氧化物陶瓷MNFs具有固有的脆性特征,在彎曲變形過程中容易斷裂,這限制了其使用壽命和應(yīng)用。如何提高其機(jī)械靈活性是一個(gè)關(guān)鍵問題。對(duì)于MNFs來說,形成柔性的先決條件是將它們加工成連續(xù)的細(xì)絲,而目前報(bào)道的氧化物陶瓷MNFs主要為短纖或納米線。丁彬教授/閆建華教授團(tuán)隊(duì)致力于研究柔性氧化物陶瓷MNFs形成過程中的復(fù)雜變化,如前驅(qū)體溶膠中膠體顆粒和聚合物分子鏈之間的相互作用,溶膠在電紡過程中快速拉伸混合纖維的形成機(jī)制,在燒結(jié)過程中聚合物的分解和陶瓷顆粒的傳質(zhì),并對(duì)影響氧化物陶瓷MNFs機(jī)械強(qiáng)化的因素進(jìn)行了深入探索 


1. 綜述內(nèi)容概括。


  基于課題組前期對(duì)紡織技術(shù)開發(fā)柔性氧化物陶瓷MNFs的研究,這篇論文首先簡(jiǎn)要總結(jié)了氧化物陶瓷MNFs的分類、制備方法及其在儲(chǔ)能、催化和柔性電子中的應(yīng)用。然后,全面討論了MNFs的柔性和柔性機(jī)制的定義,以及制造柔性氧化物陶瓷MNFs的策略和方法。論文最后部分對(duì)氧化物陶瓷MNFs的未來發(fā)展作出了展望:氧化物陶瓷MNFs將朝著柔性、多孔性、多功能性、薄膜和氣凝膠發(fā)展,其功能應(yīng)用將從傳統(tǒng)的隔熱材料滲透到諸如柔性電子和電池、智能人工肌肉和工業(yè)催化新興領(lǐng)域。


  論文第一作者為東華大學(xué)紡織學(xué)院博士生陳碩,陳躍慧趙云,通訊作者為東華大學(xué)閆建華教授和丁彬教授。這項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金、上海市青年科技啟明星項(xiàng)目和東華大學(xué)中央高;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金的支持。


  論文信息:

  Status and Strategies for Fabricating Flexible Oxide Ceramic Micro-Nanofiber Materials

  Shuo Chen#, Yuehui Chen#, Yun Zhao#, Liang Zhang, Chuang Zhu, Yuanyuan Zhang, Shujie Liu, Shuhui Xia, Jianyong Yu, Bin Ding*, and JianhuaYan*

  論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.mattod.2022.11.004

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