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

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


  近年來,紡織技術的創新為實現微米級(1–1000nm)纖維的大規模制造鋪平了道路。MNFs由于其顯著的尺寸效應(如電子限制和沿軸向的傳輸)、表面和界面效應(如豐富的微觀結構和大的比表面積)而顯示出許多獨特的性質。其中,無機陶瓷MNFs由于其優異的熱穩定性和機械穩定性、電氣和電化學儲能特性,在柔性電子、固態電池和催化降解等新興技術領域具有顯著的應用優勢。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用。如何提高其機械靈活性是一個關鍵問題。對于MNFs來說,形成柔性的先決條件是將它們加工成連續的細絲,而目前報道的氧化物陶瓷MNFs主要為短纖或納米線。丁彬教授/閆建華教授團隊致力于研究柔性氧化物陶瓷MNFs形成過程中的復雜變化,如前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制,在燒結過程中聚合物的分解和陶瓷顆粒的傳質,并對影響氧化物陶瓷MNFs機械強化的因素進行了深入探索。 


1. 綜述內容概括。


  基于課題組前期對紡織技術開發柔性氧化物陶瓷MNFs的研究,這篇論文首先簡要總結了氧化物陶瓷MNFs的分類、制備方法及其在儲能、催化和柔性電子中的應用。然后,全面討論了MNFs的柔性和柔性機制的定義,以及制造柔性氧化物陶瓷MNFs的策略和方法。論文最后部分對氧化物陶瓷MNFs的未來發展作出了展望:氧化物陶瓷MNFs將朝著柔性、多孔性、多功能性、薄膜和氣凝膠發展,其功能應用將從傳統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催化新興領域。


  論文第一作者為東華大學紡織學院博士生陳碩陳躍慧趙云,通訊作者為東華大學閆建華教授和丁彬教授。這項工作得到了國家自然科學基金委優秀青年科學基金、上海市青年科技啟明星項目和東華大學中央高;究蒲袠I務費專項資金的支持。


  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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