绑定机构
扫描成功 请在APP上操作
打开万方数据APP,点击右上角"扫一扫",扫描二维码即可将您登录的个人账号与机构账号绑定,绑定后您可在APP上享有机构权限,如需更换机构账号,可到个人中心解绑。
欢迎的朋友
万方知识发现服务平台
获取范围
  • 1 / 100
  (已选择0条) 清除 结果分析
找到 4350 条结果
[博士论文] 盛占武
农产品加工及贮藏工程 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:香蕉茎秆纤维属天然纤维素纤维,具有一般麻类纤维的优点,可用作纺织和化工原料。然而,我国每年近千万吨香蕉茎秆直接废弃,不仅浪费了大量的植物资源,而且污染蕉园环境、滋生病虫害。究其原因,是传统的麻类纤维脱胶方式不适合香蕉茎秆纤维。因此,针对我国香蕉主栽品种(巴西蕉),建立茎秆纤维的清洁脱胶和高值化改性技术,对于香蕉茎秆资源的开发利用具有重要意义。本研究首先建立了我国香蕉主栽品种茎秆纤维的化学脱胶、生物脱胶和蒸汽爆破脱胶工艺,分析了脱胶过程中纤维组分的变化规律,表征了纤维结构和性能;在此基础上,对脱胶后的纤维进行了溶解和改性,制备出生物吸附剂和纤维素薄膜,探究了生物吸附剂对水体重金属离子和油污的吸附机理,评价了纤维素薄膜的生物降解性能和水果保鲜效果。主要研究结果如下:
  (1)预碱浸泡香蕉茎秆纤维的脱胶效果优于预酸、预水和预尿氧处理,NaOH浓度、煮炼时间、Na2SO3浓度和NasP3O10浓度是影响一煮的主要因素,优化后一煮工艺的最佳参数为:NaOH14g/L、煮炼150min、NasP3O103%和Na2SO32.75%,纤维残胶率和残余木质素分别为9.19%和7.87%;二煮工艺的最佳参数为:碱煮120min、NaOH14g/L和H2O28%,纤维残胶率和残余木质素最低,分别为8.85%和4.68%。化学脱胶后茎秆纤维中纤维素含量增加,半纤维素和木质素成分降低,纤维热稳定性、结晶度和细度增加,而纤维强力降低,说明化学脱胶过程中非纤维素成分的水解优先发生在无定形区域。
  (2)俐迪链霉菌在果胶和半纤维素筛选培养基中观察到明显的水解圈,具有水解果胶和半纤维素的能力;以残胶率和果胶酶活性为指标,筛选出产酶和脱胶的条件为:pH值5.0、NH4NO34g/L、麸皮10g、接种量9mL,在此条件下菌体产酶活力为75μg/(mL·min),香蕉纤维残胶率4.80%,纤维得率为59.48%;扫描电镜结果显示脱胶后纤维的直径和表面结构发生了改变;脱胶后纤维的强力从345.4cN降至273.4cN,纤维的细度由89.0增加至185.5dtex;纤维中的纤维素含量增加,半纤维素、木质素和果胶等非纤维素成分明显减少,致使脱胶后的纤维素热稳定性和结晶度都明显增加,这一结果与扫描电镜、X射线衍射和傅立叶红外光谱分析结果一致;表明该菌株在香蕉纤维脱胶方面具有一定的应用前景。
  (3)建立了由预碱浸泡、蒸汽爆破和漂白处理工序组成的香蕉纤维汽爆脱胶工艺。经12g/LNaOH溶液预浸48h后,在原料水分含量10%、汽爆压力1.75MPa、维压时间90s条件下处理,香蕉纤维残胶率和残木质素最低,分别为3.78±0.12%和5.47±0.22%。汽爆处理使半纤维素和木质素水解,纤维结晶度增加,纤维束得到解体和分离;脱胶前后纤维表面形态发生变化,热稳定性增加。与化学和生物脱胶相比,汽爆脱胶是一种高效清洁的脱胶方式。
  (4)以汽爆脱胶纤维为原料制备的黄原酸盐最佳重金属离子吸附条件为:30℃、pH值6、平衡吸附时间为60min、Pb2+和Cd2+溶液初始浓度为100mg/L时,纤维素黄原酸盐对Pb2+和Cd2+吸附量最高,分别为98.87mg/g和66.21mg/g。分别用20mL1mol/L的HCl溶液洗脱三次,pb2+和Cd2+的解析率分别达到92.21%和91.31%。汽爆处理纤维对浓度低于100mg/L的Pb2+溶液吸附能力较强,而改性纤维对高浓度Pb2+和Cd2+溶液都具有较强的吸附能力。改性纤维素对Pb2+和Cd2+吸附是由离子交换作用、表面螯合效应、物理吸附和化学吸附共同作用的结果,准二级动力学方程能较好地拟合吸附过程。纤维素黄原酸盐引入了-C=S和-O-CS-S-官能团,其热稳定性、结晶度、孔隙和表面积增加,是一种可用于吸附污水重金属的生物吸附剂。
  (5)在离子液体[Amim]Cl和碱水体系中制备了香蕉茎秆纤维素吸油生物吸附剂丁二酸酐纤维素酯。在[Amim]Cl中,丁二酸酐的改性最适条件为:摩尔比6∶1、90℃和90min,纤维素取代度达到0.37;碱水体系组成为:7%NaOH、7.5%硫脲、9%尿素,其适宜改性条件为:摩尔比为8∶1、60min和60℃。丁二酰化改性后的纤维素酯衍生物,纤维表面积增加、热稳定性和结晶度降低。IL-cellulose和AL-cellulose吸油与准二级动力学模型拟合,吸附速率由化学吸附控制,二者回用性能良好。
  (6)纤维素薄膜水蒸气透过率和气体透过率分别为1969.1±88.5g/(m2·24h)和4280.7±608.3s/(in2·100cc·1.22KPa),高于市售聚乙烯塑料薄膜。纤维素薄膜拉伸强度为32.8±7.2MPa,断裂伸长率为4.0±0.5%。纤维素薄膜热稳定性、结晶度较原纤维低,表面结构较为平滑。薄膜包装可降低香蕉和芒果的病情指数,增加商品果率,降低果皮转黄指数,延长贮运期。土埋4周后纤维素薄膜的质量残留率为7.0%,具有优良的生物降解性能。
[硕士论文] 金旺
化学工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:聚甲醛(POM)纤维是近年来新发展起来的一种合成纤维,该纤维在耐碱性、耐溶剂和海水侵蚀等方面具有突出的性能。最近十年,尽管熔融纺丝法制备POM纤维的研究数量和质量呈现逐年递增的趋势,但POM熔融静电纺丝方面的研究较少。本文从POM的可纺性出发,详细分析了多种牌号POM的耐热稳定性、不同温度下的流动性等因素;利用自制的POM熔融静电纺丝设备,深入和系统地开展了无润滑助剂条件下的熔融静电纺制备POM纤维的关键技术开发和POM纤维抵抗酸碱、紫外光、甲醇、汽油和海水侵蚀等性能的研究;突破了熔融静电纺制备POM纤维的关键技术瓶颈,制备出了亚微米级的POM纤维及纤维膜。
  实验研究表明:1、当POM的熔体质量流动速率(MFR)数值达到28g/10min及以上时,具有优良的可纺性,且以MFR数值为52g/10min的POM最优。2、POM纤维的直径受到纺丝温度、纺丝电压和接收距离等因素的显著影响;最佳的纺丝温度区间范围为205℃到210℃之间,以210℃最优;当纺丝温度210℃、纺丝电压29.5kv、接收距离15cm时制备出了直径0.49μm的亚微米级POM纤维;当纺丝温度210℃、纺丝电压19kv、接收距离14cm时出现了致密的纤维膜形貌。3、POM纤维的耐热稳定性与原料几乎相同,结晶度比原料高1.5%;浸泡在10%、20%和30%浓度的氢氧化钠溶液中300h的纤维断裂伸长保持率分别下降了13.2%、15.9%和20.6%;浸泡在3%、6%和9%浓度的硫酸酸性溶液中100h的纤维断裂伸长保持率分别下降到70.5%、65.1%和49.8%;浸泡在甲醇、汽油和海水中300h的纤维断裂伸长保持率可达到96.1%以上;45W紫外灯管照射500h的纤维断裂伸长保持率可达85%以上。
[硕士论文] 卢兵荣
化学工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一,是组装纳米颗粒和制备功能材料的有力手段。且存在电纺纤维的组成和形态方便调控,以及电纺纤维的网络结构有利于传质通过等优点。静电纺丝技术以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点,已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维,包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维,这类纳米材料及其衍生物在气体吸收及分离,催化以及新能源领域皆有应用。
  金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)具有超分子结构,是由金属离子和有机配体构筑的具有多样性和独特的多孔结构的固体材料。其多孔性以及大的比表面积、结构以及功能多样性、多的活性位点使其在许多方面皆有应用,比如燃料电极负极电催化剂,锂离子电池负极材料,气体吸收以及分离等。近年来,研究主要集中在直接合成单分散的MOFs纳米颗粒,然后直接进行碳化以及其他负载处理,高温碳化容易造成材料中金属的烧结以及结构坍塌等问题,以纳米级别的MOFs为前驱体来组装制备一维纳米结构的研究鲜有报道。
  本论文主要是结合静电纺丝的技术以及沸石类MOFs纳米颗粒进行功能组装,然后通过调控一维纳米材料的形貌来得到不同形貌以及金属含量的MOFs纳米纤维。通过调控纳米颗粒的尺寸以及金属含量来得到一维金属/金属氧化物以及杂原子掺杂的碳纤维,并讨论其电化学性能,本论文的研究进展以及成果如下:
  1,通过静电纺丝的技术成功的组装了一种沸石类金属有机框架纳米材料,首次制备出了具有均匀结构的可调控的一维MOFs纳米纤维,改变金属源锌跟钴的比例,组装不同金属含量的BMZIFs(双金属有机框架)纳米颗粒得到不同尺寸和不同金属含量的一维纳米材料(ES-BMZIFs),通入惰性气体高温碳化可以直接转变为一维多孔的金属掺杂的碳纳米纤维。碳化的过程中由于高分子聚合物PAN(聚丙烯腈)的包覆,成功解决了钴离子在碳化过程中的烧结问题,同时使其形成的Co-Nx活性位点均匀的分布在材料的表面以及内部。这种结构有利于使衍生材料具有大的比表面积,以及多级孔道的形成能显著提高活性位点的暴露。一维结构有利于电解质的浸润。正如预期的那样,这种掺杂的碳纳米纤维具有优异的电催化性能、循环稳定性以及耐甲醇性相比于相同实验条件下商用20%Pt/C催化剂的水平。在碱性和酸性条件下,其起始电位和半波电位分别为碱性:-0.08V和0.154V,酸性:0.53V和0.43V(vs Ag/AgCl)。
  2,成功的制备分级结构的一维多孔Co3O4@C纳米纤维,通过直接静电纺丝组装ZIF-67纳米颗粒,然后进行高温还原以及低温氧化两个热处理过程得到掺杂的一维金属氧化物纳米纤维(ES-CNCo3O4)。需要强调的是,在这项工作中形成的Co3O4纳米颗粒具有中空结构,相比于固体纳米粒子而言已被证明具有更好的电化学性能。在热解过程中,钴单质可以同时催化周围的碳石墨化,使衍生物对电解质具有很好的亲和力。此外,Co3O4纳米粒子表面包覆一层碳,也有利于减少充放电过程中的结构变化,从而提高复合材料的稳定性。具有大的比表面积的一维多孔结构有利于锂离子和电解质的传输,特别是微孔形成有利于暴露活性位点。这些因素都有助于提高ES-CNCo3O4的可逆容量和循环性能。正如预期的那样,ES-CNCo3O4作为锂离子电池负极材料具有高的比容量和能量输出,同时还表现出优异的循环性能和倍率性能。
[硕士论文] 牛国瑞
化学工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:聚酰胺,又称尼龙,是一种性能优越、应用范围广的高分子材料。世界对尼龙产品的合成及改性研究持续多年,将尼龙产品制作得更加柔软、吸水率更低,拓宽聚酰胺的应用范围是一个重要的研究方向。目前,对尼龙126产品的系统分析以及改性工作的研究报道甚少。探索合成新型尼龙126以及尼龙126/PTMG产品,得到更加柔软、吸水率更低的新产品,表征其各项性能,并且对其合成工艺条件进行探究对于聚酰胺科学领域的研究具有重要意义。主要工作如下:
  1、使用己二酸与十二碳二元胺在2L高压釜小试规模下缩聚得到尼龙126产品,之后将PTMG与尼龙126进行嵌段共聚,合成一种新型复合材料。对合成出的产品进行结构表征,并对各个阶段的工艺条件进行探索,获得了最佳工艺条件组合。
  2、对尼龙126的各项性能进行表征。研究了尼龙126的热性能,确定了尼龙126的结晶晶型以及熔融行为。探索了尼龙126的等温与非等温的结晶动力学参数,测试了其物理机械性能。
  3、对尼龙126/PTMG的各项性能进行表征,研究了尼龙126/PTMG的物理机械性能,研究了其结晶与熔融行为。对比研究PTMG的加入对尼龙126产品性能的影响。
  研究发现,尼龙126是一种综合性能优良的产品,其热加工性、结晶性能突出,机械性能良好。尼龙126/PTMG其物理机械性能相比尼龙126得到很大改善,产品变得更加柔软,吸水率更低。尼龙126与PTMG的嵌段聚合是成功可行的。
[硕士论文] 沈杰
材料科学与工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:碳化硅纤维具有强度高、比模量高、密度小、化学性质稳定等优点,含铝碳化硅纤维具有优异的耐高温性,有望广泛应用于航空、航天、核能和化学化工等行业。国内外报道的铝源主要是乙酰丙酮铝、仲丁醇铝等,可供选择的铝源少,而且这些铝源挥发性高,容易使得配比不可控。因此本论文选择采用硬脂酸铝和8-羟基喹啉铝制备含铝碳化硅纤维具有重要的意义。
  本论文采用硬脂酸铝和8-羟基喹啉铝(Alq3)为铝源,利用温和的常压高温反应法,合成了聚铝碳硅烷先驱体(PACS),溶解8-羟基喹啉铝采用的溶剂是二甲苯、苯甲醇或者是N,N-二甲基甲酰胺(DMF);用傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析了先驱体的组成;探索了铝元素含量和不同铝源对纤维成型性和力学性能的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对表面形貌、成分、相组成等进行了表征;经过熔融纺丝、不熔化处理以及热解烧成,用硬脂酸铝制备了理论含铝量分别为0.10wt%、0.28wt%的含铝碳化硅纤维,分别命名为1-SiC(Al)-1和1-SiC(Al)-2,用8-羟基喹啉铝制备了理论含铝量分别为0.06wt%、0.37wt%、0.84wt%的含铝碳化硅纤维,分别命名为2-SiC(Al)-1、2-SiC(Al)-2和2-SiC(Al)-3;最后将用DMF作为铝源溶剂制备的2-SiC(Al)-2和不含铝碳化硅SiC(0)纤维在空气中经过高温热处理,通过表面形貌观察、相组成等对比分析了纤维在处理前后的变化。研究主要结论如下:
  (1)FT-IR分析发现,硬脂酸铝和8-羟基喹啉铝都分别参与了先驱体的合成反应,XPS分析确认了2-SiC(Al)-3纤维的先驱体中的铝以Al-O键的形式存在;
  (2)用二甲苯作为8-羟基喹啉铝溶剂制备的2-SiC(Al)-1纤维直径约为12μm,平均强度1.6GPa。用苯甲醇作为8-羟基喹啉铝溶剂制备的2-SiC(Al)-2纤维和2-SiC(Al)-3纤维因为纺丝性较差,直径约25μm,平均强度小于1.0GPa。用DMF作为铝源溶剂制备的2-SiC(Al)-2纤维的先驱体平均无断头时间是2min,平均每次纺丝长度为440m,制备的2-SiC(Al)-2纤维直径为13μm,平均强度1.2GPa;
  (3)1-SiC(Al)-1纤维直径约12μm,平均强度为1.2GPa。1-SiC(Al)-2纤维由于先驱体纺丝性较差,直径约25μm,平均强度小于1.0GPa;
  (4)在空气气氛下热处理之后,2-SiC(Al)-2纤维表面比SiC(0)纤维更加光滑。在空气气氛下1000℃热处理50h之后,SiC(0)纤维出现了非常微弱的SiO2衍射峰,而2-SiC(Al)-2纤维几乎没有SiO2衍射峰,由此推测,铝元素起到了抗氧化的作用。
[硕士论文] 汪绍军
高分子化学与物理 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:静电纺丝是一种制备一维纳米材料的技术,其产品已广泛应用于纳米电子器件、传感器、催化剂载体和生物医学等领域。当前,该技术已由制备不同聚合物纳米纤维向制各功能性纳米纤维复合材料的方向发展。纤维素(cellulose)作为一种来源丰富、可自然降解和生物相容好的天然高分子,若能利用静电纺丝技术制备出纤维素超细纤维,并对其功能化,那么将全面拓展纤维素的应用范围。论文针对静电纺丝的特征和纤维素的性能,开展了纤维素静电纺丝及制备功能化的超细纤维素纤维,具体研究内容和成果如下:
  1、采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-氯化锂(LiCl)溶解纤维素,以非溶剂DMAc和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)调控高浓度的纤维素溶液,实现了纤维素的高效可纺,获得了分散均匀的纤维素超细纤维。与同浓度的原纤维素溶液相比,DMF和DMAc的加入有利于降低纤维素溶液粘度,从而提升了纤维素溶液的可纺浓度。而且,DMF和DMAc的加入还有利于降低溶液的导电率、纤维素分子与溶剂之间的相互作用以及电纺液在纺丝环境中的稳定性,从而有效改善纤维素在电纺过程中的成纤性。
  2、采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-氯化锂(LiCl)溶解纤维素,在可见光条件下直接电纺添加了硝酸银(AgNO3)的纤维素溶液,可一步制备cellulose-Ag@AgCl复合纤维材料,该方法同时实现了对纤维素静电纺丝的调控及功能化。AgNO3的加入不仅有利于改善纤维素的成纤性,促进超细纤维均匀分散,而且有助于实现纤维素电纺纤维的原位功能化。在功能化过程中,纤维素溶液先后发生了Ag++Cl-→AgCl和AgCl+Cl-→ AgCl2-反应,最终形成了含AgCl2的均匀纤维素电纺溶液。AgCl2-遇水极不稳定,在电纺过程中遇空气立即生成AgCl,且AgCl见光易分解生成单质Ag。光降解活性测试结果表明:在可见光条件作用下该复合材料对甲基橙有较好的光催化降解能力。
  3、在2的基础上,通过静电纺丝法制备了cellulose-AgCl复合纤维材料,并通过添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)成功调控了复合纤维材料的形貌。PVP优良的可纺性促进了纤维素电纺,有利于获得分散均匀的超细纤维,而且PVP作为一种高分子表面活性剂,有利于获得均匀镶嵌在纤维素超细纤维上的AgCl纳米颗粒。抗菌活性的实验结果表明:该复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌效果。
[硕士论文] 李林
化学工程与技术 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:高性能碳纤维具有轻质高强、超高模量及低热膨胀系数等优点,是航天航空领域的关键材料,在国防经济建设中有着广泛用途。本文采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及原子力显微镜(AFM)分别对三种高强系列碳纤维、三种高模系列石墨纤维的形貌、晶体结构、皮芯结构和相对硬度等微观结构进行了综合研究。提出了一种用于拉曼光谱和透射电镜测试的碳纤维截面(剖面)样品的制备方法,并着重利用拉曼光谱对日本东丽T800S及两种国产T800级碳纤维的径向、轴向及赤道方向均质化程度进行了表征分析,同时,结合TEM对三者的皮芯结构进行了研究,以期为我国高性能碳纤维的生产提供一定理论参考。
  SEM结果表明:东丽T800S的表面光滑,两种国产T800级碳纤维表面存在沿轴向取向性较好的沟槽,三者截面呈近圆形,其中东丽T800S截面圆度最高。三种高模系列石墨纤维表面沟槽比高强系列碳纤维深,且截面圆度比高强系列低,表面光滑度和圆度从大到小的顺序均为P311F>CCM46J>CCM40J,说明P311F石墨纤维的表面结构最致密,推测其石墨化温度最高。
  Raman光谱和TEM结果均表明,三种T800级碳纤维都存在一定的皮芯结构,JHT55的芯部直径约为1.60~1.78μm,而T800S和P278F的芯部直径均为1.13~1.60μm。此外,三种高强系列碳纤维皮层在赤道方向的也有一定的不均匀性,但东丽T800S整体的均一化程度远远优于两种国产碳纤维。三种高模系列石墨纤维的石墨化程度较高,从CCM40J到P311F,晶格条纹排列规整度增大,说明P311F石墨纤维接近理想石墨结构,拉伸模量较高。
  高强系列碳纤维中东丽T800S的微晶尺寸最大,且内部孔隙率低,这是其保持高强度的同时保持较高模量的重要原因。三种高模系列石墨纤维中,P311F石墨纤维的晶面间距d002最小,且三者的孔隙率从CCM40J、CCM46J到P311F依次降低。高强系列、高模系列碳纤维的硬度关系分别为:T800S>P278F>JHT55,P311F>CCM46J>CCM40J,与拉伸模量大小关系一致,表明用AFM表征碳纤维的硬度可在一定程度上反映其拉伸模量大小。
  碳纤维的宏观力学性能是由其微观结构综合决定的,表面光洁、细旦化、提高均质化程度、保留一定的非晶结构,有利于提高碳纤维强度;增大微晶尺寸、提高石墨层沿纤维轴的取向度、降低孔隙率,有利于提高石墨纤维的模量。
[硕士论文] 孙凯旋
机械工程 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:本文基于仿生学的原理,模仿昆虫毛发感受器的结构,设计制备了一种只有根部涂镀表面对称电极的含金属芯PVDF纤维气流传感器(简称SMPF),并将这种传感器应用于气流流场测量,对其传感特性进行了理论和实验研究,取得了初步的研究成果。本文主要的研究成果和内容如下:
  (1)利用自制的拉制纤维设备,制备了SMPF。基于第一类压电方程和平均电荷法,建立了单根悬臂梁结构SMPF的气流传感模型。并将悬臂梁结构的SMPF安置在气流流场中,进行冲击气流测量实验。实验结果表明,当SMPF长度恒定时,随着冲击气流流速的增加,SMPF输出的电压信号成线性变化关系;当SMPF长度远远大于边界层时,在冲击气流流速相同的条件下,SMPF输出的电压值与长度成线性递增关系;当SMPF长度较短,边界层的影响不可以忽略时,在冲击气流流速相同的条件下,长度为2.75mm的SMPF输出电压值最大,具有最优的传感性能。实验结果验证了传感模型。
  (2)当SMPF用作边界层气流传感器时,根据边界层动量积分方程,推导出了边界层位移厚度方程,并进行了气流传感实验。实验结果表明,SMPF与风速传感器对于冲击气流的响应存在时间差;随着SMPF长度的增加,时间差逐渐趋于稳定值,实验结果验证了理论模型。同时,基于平板边界层理论,建立了微型风洞三维空间的流场分布模型,并用有限元仿真的结果进行了验证。将多根SMPF组成传感器阵列,测量了微型风洞三维空间的流场分布,实验结果验证了理论模型。
  (3)基于流体在曲面的绕流和分离理论,建立了气流在圆柱体表面的流场分布模型,并应用有限元仿真对分析结果进行了验证。将多根SMPF布置在圆柱体表面,组成传感器阵列,通过对圆柱体表面流场分布的测量,建立了圆柱体的表面形貌模型。根据实验结果,描绘了圆柱体表面三维空间形貌,揭示了圆柱体的背面存在涡旋的现象,验证了理论模型。
  通过理论分析和实验研究,表明SMPF具有较好的气流传感性能,可应用于三维空间流场测量和圆柱体表面形貌测量,具有体积小、质量轻、灵敏度高、长度可变的特点。
[硕士论文] 王迎
动力工程及工程热物理 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:酚醛树脂是一种难石墨化碳,密度低而孔隙率高,是制备多孔活性碳化纤维的理想前驱体。本文应用了熔体静电纺丝法和溶液静电纺丝法两种方法,分别选用相应的热塑性酚醛树脂以及热固性酚醛树脂为原材料,制得了酚醛纤维。并分别采用了乌洛托品固化法和阶梯固化工艺对其进行固化处理,最后在1000℃下制备出了酚醛碳化纤维,并对其储氢能力进行了测试。由于纤维直径、纤维形貌、热性能对碳化过程的影响很大,因此在熔体静电纺丝过程中,采用正交实验法安排实验,以探究不同纺丝条件——纺丝电压、纺丝温度和接收距离对原丝直径的影响,在溶液静电纺丝过程中,探究了纺丝液的最佳浓度。并将熔体静电纺丝制得的固化后的纤维与溶液静电纺丝制得的固化后的纤维进行了对比。
  研究发现,熔体纺丝得到的酚醛纤维纯度高,形貌较好,对纤维直径影响的重要顺序为温度>电压>距离,对纤维直径分布影响的重要顺序为电压>温度>距离。酚醛树脂的可纺温度范围为120℃~180℃。但固化纤维热性能变差,且固化过程中释放甲醛,污染环境。
  溶液静电纺丝法实验装置简单,固化工艺方便,实验过程环保,是理想的制备方法。该过程中需使用乙醇作为溶剂,添加浓度为0.5%PVB来提高可纺性。纺丝装置宜选用角度为型号为19G的60°不锈钢针头,接收装置宜在下方倾斜接收。当酚醛树脂浓度为40%时,所纺的纤维形貌最佳且粗细均匀。当酚醛树脂浓度为30%和50%时,虽可纺,但纤维形貌不佳,粗细不均。而当浓度低于30%或高于50%时,均不可纺。采用直接加热法对酚醛纤维进行固化,熔并现象非常严重,而采用阶梯加热固化法更有利于纤维的充分交联,固化后,纤维形貌更好,其热性能有了明显的提高,失重速率也较小,且最终的残炭量高达50%。
  在1000℃下,固化酚醛纤维成功地转变为酚醛碳化纤维,纤维直径由碳化前的1.26μm收缩为碳化后的837nm。而且纤维形貌较好、粗细均匀。酚醛碳化纤维对N2和H2的吸附曲线均符合Ⅰ型吸附曲线,其平均孔径为1.9 nm,大部分为微孔,且比表面积较高,碳产率高达49.39%。且测得H2的吸附量为3.4wt%。
[硕士论文] 彭浩
工程力学 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:随着纳米纤维的应用涉及各种重要行业,世界范围对纳米纤维的需求量和需求标准在同时增大和增高,因此现在对纳米纤维制备的设备要求和工艺水准也变得更高。在近十年的快速发展中,离心静电纺丝技术因其结合了离心纺丝和静电纺丝两种传统纺丝方法的优点而备受关注,但同时其也融合了两种装置,所以其整体装置变得更加复杂。因此离心静电纺丝设备的制造,使用,及其纺丝工艺的探索对于纳米纤维行业的发展带来的既是机遇也是挑战。
  离心静电纺丝可采用不同状态的纺丝原材料,采用熔体作为原材料的为离心熔体静电纺丝,采用溶液作为原材料的为离心溶液静电纺丝。到目前为止,离心溶液静电纺丝生产的纤维无法完全避免有毒溶剂的副作用,而离心熔体静电纺丝方法几乎没有被科研人员详尽研究过。因为传统的熔体纺丝方法制备高性能纤维时就存在很多困难,包括不同温度和不同加热时间对不同材料的影响机理不明确,设备温度难以精确掌控,电磁对熔体材料的影响机理不明确。熔体静电纺丝制备的纤维存在直径较粗,纤维无序,效率低等缺点。离心熔体纺丝制备的纤维整体性能不统一,达不到较高的应用标准。这些缺点都影响了该纺丝方法的工业化进展。针对现有纺丝方法存在的缺点和弊端,迎合纳米纤维的发展趋势,本论文有针对性的展开了对离心熔体静电纺丝的实验和模拟探索。以下是主要研究内容:
  首先,采用本实验室自主设计和制造的离心熔体静电纺丝装置,探索这套装置能否顺利采用工业上常用的左旋聚乳酸材料进行纳米纤维的制备。通过表征制备的纳米纤维,分析总结本装置对左旋聚乳酸纳米纤维详尽工艺参数的影响规律。结果表明本装置能顺利并且高效的制备出无溶剂的左旋聚乳酸的微纳米级纤维膜,效率可达到22g/min。通过总结电压,转速,温度等工艺条件对纤维直径、产率、结晶度等性能的影响规律,得出最佳工艺条件为:电压35kV,转速1260rpm,温度235℃,收集距离8cm。
  其次,采用离心熔体静电纺丝技术制备可达医学应用的有序的左旋聚乳酸纳米纤维膜,对纤维膜的有序度进行了表征和分析,总结了不同纺丝工艺条件对纤维有序度的作用规律。然后对本方法制备出的有序和无序的纤维膜作为生物支架进行生物医学应用的探索,进行了包括细胞的成活率,增殖,分化等实验。最终顺利制备出高度有序的以及无序的左旋聚乳酸微纳米纤维膜,将不同工艺参数对纤维有序度的作用规律进行了总结。医学生物实验结果表明了这种无溶剂的左旋聚乳酸纤维膜支架具有无毒性,细胞成活率超过95%,有序的纤维膜作为生物支架效果更好。所以这种方法制备的无溶剂左旋聚乳酸纤维膜能够模仿固有肌腱组织架构的形式,将来在医学应用方面有着巨大潜力。
  最后,为改善上述左旋聚乳酸纤维膜的机械性能,本论文探索了离心熔体静电纺丝技术制备含左旋聚乳酸和聚环氧乙烷的复合纤维膜,并通过一系列的表征及力学性能测试,再通过与纯左旋聚乳酸的纤维性能进行对比,发现复合纤维膜结晶度和纤维直径都明显得到改善。复合纤维膜的平均直径最细达到1.85 um。且随着复合纤维膜中PEO含量从10%增加到30%,复合纤维膜的结晶度明显提升。经过热压后处理,复合纤维膜的强度也得到提高,但是韧性方面还有待改善。通过进一步实验的结果,验证了本纺丝方法所得纤维膜能达到工业化应用的要求。
  尽管本装置高效的制备出了有序的无溶剂微纳米纤维膜,但在此过程中也遇到了许多困难和问题,尤其是装置组合的复杂性以及装置中各种零部件的精确度都对纺丝实验有一定的影响。为不断改进装置中的缺点,更快更高效的获得装置设计对纺丝纤维的影响规律。本论文用有限元软件对本装置中受热的关键部件,即旋转圆筒的温度场进行了模拟。根据模拟情况和前期的实验情况尝试设计了新一代的离心熔体静电纺丝设备,并撰写了一篇相关设备的专利。新设备中的旋转圆筒的有限元的温度场模拟结果和理论分析表明,新设备新结构形式具有测温更加精准,温度分布更加均匀的优点,有利于解决熔体纺丝中关键的温度控制问题。
[硕士论文] 黎敏荣
机械工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:各种纤维增强热塑性树脂基复合材料的轻质高强的特点及可回收再利用的优点,一直受到广泛的关注,其制备技术也不断推陈出新,并且成为代替纤维增强热固性树脂复合材料未来的发展趋势。以树脂传递成型技术制备的连续玻纤增强热塑性树脂复合板材,是一种可用于轻量化设计的材料,可广泛用于风电叶片、汽车以及航空航天等领域。
  本文在实验室条件下开展了己内酰胺与氢氧化钠反应合成制备引发剂己内酰胺钠(C10)及采用自制的引发剂对阴离子聚合PA6树脂过程的深入研究;在热固性RTM的研究基础上,进行了热塑性树脂反应传递成型(T-RTM)实验设备的设计以及模具内流动模拟分析等,搭建了纤维增强聚酰胺6树脂传递成型实验设备,同时以己内酰胺单体、己内酰胺钠、己内酰胺嵌段二异氰酸酯、玻纤方格布为主要原料,采用浇注工艺和树脂传递成型工艺制备连续玻纤增强原位聚合尼龙6复合材料板材。
  具体研究内容如下:
  1、采用实验研究氢氧化钠(NaOH)与己内酰胺(CL)单体制各己内酰胺钠(C10)的合成工艺条件,并采用DSC分析与TGA分析研究其热稳定性。
  2、通过实验研究了引发剂与活化剂用量、模具温度以及保温保压反应时间等工艺条件对尼龙6的树脂转化率、粘均分子量、结晶度以及弯曲、拉伸强度的影响和物理性能的影响;
  3、通过自行研制的T-RTM成型实验机制备了连续玻纤增强原位聚合尼龙6复合材料板材,研究了玻璃纤维的加入对GF/PA6复合材料的弯曲、拉伸强度的影响以及GF/PA6复合材料吸收率和收缩率的影响,并且采用SEM电镜分析GF/PA6复合材料的微观形貌和弯曲失效形式。
[硕士论文] 张敬男
安全科学与工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:在熔体静电纺丝过程中,纺丝射流主要在重力场、静电场、温度场等物理场的耦合作用下,受到来自静电、质量、热量、流体、力学等各方面因素的影响,在一定的纺丝参数下形成微纳米纤维沉积在收集板上。熔体静电纺丝技术在微纳米纤维制造工艺上具有无毒、高效、安全、环保、经济等方面的优势,在生物医学、药物控释、组织工程等方向具有广阔的应用前景。但由于所需纺丝电压高、装置复杂、纤维直径相对较粗,以及纺丝机理、制约因素尚不明确等一系列难点无不制约着其进一步发展。本文通过纺丝模型的建立,利用耗散粒子动力学介观模拟与实验相结合的方式共同探讨耦合场对熔体静电纺丝的影响,并且通过使用向上熔体静电纺丝能够制备纳米级纤维,为了进一步说明模拟方法的可靠性和普遍适用性,在研究过程中从模拟的角度对电场诱导相分离静电纺丝进行了讨论和分析。主要工作如下:
  1、在耦合场熔体静电纺丝的研究过程中,通过改变重力与电场力之间的夹角,并且以固定其他纺丝参数不变为前提,研究耦合场对纺丝纤维直径的变化影响。随着电场力与重力之间耦合角的增大,所获纤维直径呈现出明显的下降趋势。此外,当电场力与重力在相反方向时更容易得到直径、形貌较佳的纤维。而耗散粒子动力学介观模拟法也从模拟的角度验证了这一结论的正确性。不仅如此,从统计数据中还得到了适用于本实验的耦合角与纤维沉积位置的计算公式。
  2、利用脉冲电场进行相同的耦合场熔体静电纺丝实验,保持占空比、频率以及其他纺丝参数不变,得到了与普通电场时相同的结论。而脉冲电场能够促进分子链的解缠,从而降低射流的粘度、增大射流的流动性,所以能够获得直径更小的纤维。
  3、正交实验设计法的引入降低了向上熔体静电纺丝实验的繁琐程度,在对9组实验所获纤维进行统计分析的过程中发现,电压是影响纤维直径的主要因素。分别从最小直径和最小方差两个角度来确定最佳纺丝参数,电压分别为40kV和35kV,而纺丝距离10cm、占空比37.1%、和频率3.52kHz都相同。在两组最佳纺丝条件下分别能够获得180nm左右的纳米纤维和直径均匀的超细纤维。
  4、通过使用耗散粒子动力学介观模拟法对内置电场诱导相分离静电纺丝进行相分离过程模拟,发现当粒子组份比例固定、时间步长超过5000时,模拟体系中出现核壳结构;而当粒子组份比例变化时,模拟体系中的核壳结构也随之变化,模拟结果与实验结论所呈现出的变化规律基本吻合。而实验中由于纤维形成过程中溶剂的挥发,导致组成纤维核层的水溶性透明质酸含量变化关系与复合聚电解质溶液中透明质酸含量变化关系略不相同。
[硕士论文] 罗玉航
高分子化学与物理 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:共聚酰胺6/66具有熔点低、结晶度低、透明性好等独特的共聚酰胺性质,同时还具有韧性好、耐磨、自润滑性、化学稳定性好等优异性能,被广泛应用于薄膜、纤维及工程塑料方面。此外,通过加入功能性添加剂、合理调整共聚单体的配比,可以制备出系列性能各异、适用性较强的共聚酰胺新材料。
  目前,国外已经实现共聚酰胺6/66的工业化生产,但国内还处于基础研究阶段,对工艺研究涉猎较少。因此,本课题以己内酰胺(CPL)和尼龙66盐(AH-salt)为原料,采用常压聚合与先预聚再缩聚两种聚合工艺,通过改变共聚单体配方和工艺条件制备了系列共聚酰胺6/66。系统研究了共聚酰胺6/66的配方与配比、聚合工艺及工艺条件对共聚单体转化率和分子量的影响,并对产物的综合性能进行了详细表征。
  首先,采用常压聚合工艺成功制备共聚酰胺6/66,研究结果表明,开环剂ε-氨基己酸对共聚反应的促进作用非常明显,随着AH-salt含量的增加,共聚单体的转化率明显提高,共聚物的可萃取物含量可以降到5.47%,分子量调节剂PTA对共聚产物的相对黏度起到了一定的控制作用,但也使共聚单体转化率呈现了略微的减小。共聚反应温度和反应时间在一定范围内变化时,共聚酰胺6/66的晶型、熔点、结晶性能等变化不大,但和PA6相比,共聚酰胺6/66熔点和结晶度均有明显降低。在制备AH-salt含量为15%的共聚酰胺6/66时,最佳反应条件为:250℃下反应8h。
  其次,通过先高压(1.8 MPa)预聚再常压缩聚工艺制备了共聚酰胺6/66,并详细探究了工艺条件对聚合物结构性能的影响:预聚反应时间从0h延长到5h,预聚物的可萃取物含量始终保持在15%左右,相对黏度均稳定在1.4左右,表明反应时间对共聚单体的转化率以及预聚物的分子量影响较小;FTIR与XRD的分析结果表明,共聚酰胺6/66预聚物均形成了α、γ两种晶型,延长反应时间晶型不会发生转变。FTIR和1H NMR的分析结果表明,预聚物在250℃下继续反应6h可以达到平衡。GPC测试结果表明,当AH-salt含量为15%时,实验室制备的共聚酰胺6/66重均分子量和数均分子量均大于BASF成品切片,且分子量分布均更小;由于晶体结构的重组,DSC升温过程中所有共聚物均出现了明显的熔融双峰,且较预前聚中产物更为明显。AH-salt含量为15%时,实验室制备的共聚酰胺6/66熔点接近,但结晶度更高。而当AH-salt增加到20%时,共聚酰胺熔点和结晶度都明显下降。
[硕士论文] 段锦华
高分子化学与物理 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:以不同金属盐(如镁盐、钙盐和锌盐)和尼龙6(PA6)为原料,利用聚合物-金属配位原理,通过熔融共混法制备了PA6/金属盐配位复合材料,并研究了复合材料的结构与性能。
  将七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)、硫酸镁(MgSO4)和草酸镁(MgC2O4)通过熔融共混法分别加入到PA6中,制备了PA6/MgSO4·xH2O(x<1)复合材料、PA6/MgSO4复合材料和PA6/MgC2O4复合材料。光学显微镜观察结果表明,三种镁盐在PA6中分散均匀且颗粒大小接近;凝胶渗透色谱仪(GPC)结果分析表明,三种复合材料的分子量与纯PA6接近,没有发生显著降解现象;利用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)对样品进行分析,结果表明,三种镁盐都能起到异相成核的作用,并提高了PA6的玻璃化转变温度、结晶度、熔融焓等参数;冲击断面的扫描电子显微镜(SEM)表明,三种填料与PA6的相容性由好到坏依次为:MgC2O4、 MgSO4·xH2O(x<1)、MgSO4;力学性能结果分析表明,随着镁盐用量的增加,PA6/镁盐复合材料的弯曲强度的增长速度由快到慢依次为:PA6/MgC2O4复合材料、PA6/MgSO4·xH2O(x<1)复合材料、PA6/MgSO4复合材料;红外光谱(FT-IR)结果分析表明三种镁盐都能与PA6发生配位作用,其中MgC2O4的配位作用最明显。
  将二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)、硫酸钙(CaSO4)和草酸钙(CaC2O4)通过熔融共混法分别加入到PA6中,制备了PA6/CaSO4·xH2O(x<1)复合材料、PA6/CaSO4复合材料和PA6/CaC2O4复合材料。光学显微镜观察结果表明,三种钙盐在PA6中分散均匀且颗粒大小接近;GPC数据分析表明,PA6/CaSO4·xH2O(x<1)复合材料和PA6/CaSO4复合材料的分子量与纯PA6的相近,而PA6/CaC2O4复合材料的分子量有下降的趋势; DSC和POM的结果分析表明,三种钙盐都能起到异相成核的作用,并提高了PA6的结晶度和熔融焓等参数;断面SEM结果表明,三种填料与PA6的相容性相近;力学性能结果表明,随着钙盐用量的增加,PA6/钙盐复合材料的弯曲强度的增长速度由快到慢依次为:PA6/CaC2O4复合材料、PA6/CaSO4·xH2O(x<1)复合材料、PA6/CaSO4复合材料;FT-IR结果表明三种钙盐与PA6之间都存在配位作用,其中CaC2O4的配位现象最明显。
  将七水硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、硫酸锌(ZnSO4)和草酸锌(ZnC2O4)通过熔融共混法分别加入到PA6中,制备了PA6/ZnSOa·xH2O(x<1)复合材料、PA6/ZnSO4复合材料和PA6/ZnC2O4复合材料。光学显微镜观察结果表明,三种锌盐在PA6中分散均匀且颗粒大小接近; GPC数据分析表明,三种复合材料的分子量都有降低现象,其中PA6/ZnSO4·xH2O(x<1)复合材料的分子量降低最明显; DSC和POM结果分析表明,三种锌盐都能起到异相成核的作用,并不同程度地提高PA6的玻璃化转变温度、结晶度、熔融焓等参数;断面SEM结果表明,三种锌盐与PA6的相容性由好到坏依次为:ZnC2O4、 ZnSO4·xH2O(x<1)、ZnSO4;力学性能结果分析表明,随着填料用量的增加,PA6/锌盐复合材料的弯曲强度的增长速度由快到慢依次为:PA6/ZnC2O4复合材料、PA6/ZnSO4·xH2O(x<1)复合材料、PA6/ZnSO4复合材料,FT-IR结果表明三种锌盐均能与PA6发生配位,其中ZnC2O4的配位作用最明显。
  研究结果表明,镁盐、钙盐和锌盐均能与PA6发生配位作用,但不同形式的金属盐(如含结晶水类、无水类和草酸类金属盐)与PA6的配位能力不同,进而影响复合材料的综合性能。
[硕士论文] 马小路
动力工程及工程热物理 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:熔体静电纺丝较溶液电纺以其效率高、无溶剂的挥发等优势成为目前的研究热点。大多数熔体静电纺丝制备的纤维都是以无纺布的形式收集,这极大地限制了其应用领域,若要把静电纺丝制备的纳米纤维应用到生物医药、传感器、高端纺织品中,则需要对纤维进行取向或者加捻。通过装置的创新和工艺的创新是制备纳米捻线的主要方法。
  熔体静电纺丝纳米捻线的制备主要有以下三个难点:(1)熔体电纺多射流的产生与引导;(2)多射流的集束与取向;(3)多射流的加捻。因此,纳米纤维捻线的制备与接收仍然是一个巨大的挑战。
  本课题依据杨卫民教授提出的高分子材料先进制造熔体微积分思想,自行设计并搭建了熔体微分静电纺丝实验装置,通过材料改性、工艺研究及装置设计实现熔体微分多射流的制备、集束及可控加捻,从而最终获得了聚合物熔体法纳米捻线。具体研究内容如下:
  (1)基于共混改性实现单喷头多射流连续纳米纤维的高效制备
  充分发挥聚合物熔体微分静电纺丝原理及工艺优势,通过材料的改性降低材料的粘度,然后通过辅助气流对纤维进行细化,最终达到单喷头多射流纳米纤维的连续制备。该辅助气流主要是在纺丝过程中产生一种负压牵伸,使纤维从微米级别进入亚微米级。
  (2)熔体微分静电纺丝纳米捻线装置的设计与优化
  基于无针多射流熔体微分静电纺丝原理,搭建一种基于负压气流拉伸和组合辊子加捻的熔体微分电纺加捻工艺及设备。
  (3)熔体微分静电纺丝纳米捻线制备工艺的研究
  选取PLA和改性的PP作为原料,探究纺丝电压、抽吸风速度、辊子旋转速度、圆盘旋转速度等参数对纤维直径、形貌、纳米纤维捻线的捻角和捻度的影响。获得制备纳米捻线最佳纺丝工艺参数,通过控制辊子旋转速度与圆盘旋转速度之比可以控制纤维捻线的捻角。
  综上,本课题提出一种熔体微分静电纺丝纳米捻线制备工艺及装置,有望解决纳米纤维捻线的工业化生产,为将纳米纤维推广应用到高端纺织、医药、生物等高附加领域打下了基础。
[硕士论文] 颜照东
材料科学与工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:静电纺丝技术是一种制备纳米纤维的有效手段,其制备方法简单,原材料广泛,纤维形貌可控并且可以连续制备。为了拓展静电纺丝纤维的应用范围,电纺纤维常与其他功能材料复合。贵金属纳米粒子是一种具有诸多独特理化特性的功能材料,以贵金属纳米粒子复合的电纺纤维在SERS、催化、传感等领域具有广泛的应用。如何通过简单有效的方法制备贵金属纳米粒子负载的电纺复合纤维是目前存在的主要挑战。基于该问题,我们以电纺聚丙烯酸(PAA)/聚乙烯醇(PVA)为基体材料,利用贵金属纳米粒子与纤维之间的相互作用,通过简单的浸泡和混纺等方法将不同形貌的贵金属纳米粒子与电纺纤维复合。主要研究内容及结果如下:
  (1)以表面带正电的金纳米粒子为表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Ramanspectroscopy,SERS)基底构筑单元,利用金纳米粒子与交联处理后的聚丙烯酸(PAA)/聚乙烯醇(PVA)电纺纤维之间的静电作用,通过浸泡的方法将金纳米粒子组装在电纺纤维的表面。所得的复合纤维具有优异的SERS增强效果和SERS信号均匀性。通过基底上不同深度点的SERS性能检测,证明了该复合纤维膜在深度方向上也表现出优异的增强效果,说明金纳米粒子负载的电纺纤维膜为优异的3D SERS基底材料。
  (2)通过类似的简单浸泡方法将各项异性的金纳米棒负载在电纺PAA/PVA纤维的表面并探索了纺丝时间、浸泡时间以及金纳米棒溶胶的浓度对复合纤维SERS性能的影响。结果表明,随着纺丝时间和金纳米棒溶胶浓度的增加,复合纤维的SERS增强效果逐渐增加;随着浸泡时间的增加,复合纤维的SERS性能先增加后在12h达到平衡。最终所得的复合纤维具有良好的SERS增强效果和优异的均匀性,并且在放置45天之后仍具有优异的增强效果。
  (3)另一种各项异性纳米粒子——钯纳米立方体通过类似的方法被负载在电纺PAA/PVA纤维的表面并以4-硝基苯酚催化还原的反应检测了所得复合纤维的催化性能。最终结果表明,钯纳米立方体负载的PAA/PVA电纺复合纤维具有优异的催化活性和重复性,能够快速地催化4-硝基苯酚的还原,并且在6次的重复催化中4-硝基苯酚的转化率均能达到97%以上。
  (4)通过先混纺后浸泡的方法制备了纤维内部和表面都负载纳米粒子的电纺PAA/PVA复合纤维。金纳米粒子通过混纺的方法分散在电纺纤维PAA/PVA的内部,随后通过浸泡在不同的贵金属纳米粒子溶胶中,在静电作用的驱动下将不同形貌的贵金属纳米粒子负载在纤维的表面,最终得到了纤维内部和表面都负载贵金属纳米粒子的高纳米粒子负载量的复合纤维。此外,对复合纤维的SERS和催化性能进行了检测。结果表明,高负载量纳米粒子复合纤维的SERS性能和催化性能比低负载量纳米粒子的复合纤维更加优异。
[硕士论文] 贾露
材料科学与工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:随着纳米技术的发展,纳米纤维作为一维纳米材料具有广阔的应用前景。静电纺丝是制备连续纳米纤维的一种最简单有效的方法。随着对静电纺丝技术的深入研究和纳米科技的飞速发展,纳米纤维的功能化变得尤为重要。基于此,研究者们开发了许多纳米纤维功能化的方法以提高其性能,但这些方法大多都比较耗时、操作过程繁琐且有化学残留。本课题引入了一种绿色、简单、可控、低成本、无污染、高效且通用的纤维功能化的方法——等离子体技术处理纳米纤维,并将得到的纳米纤维用于SERS检测以及染料吸附领域。主要研究内容如下:
  1.通过空气等离子体对聚乳酸(PLLA)电纺纤维进行改性,在不改变纤维形貌和本身性质的同时,在其表面引入了亲水性的含氧基团。通过非原位法,将合成的Ag纳米粒子(Ag NPs)通过静电力的作用成功地组装在等离子体处理后的PLLA电纺纤维(pPLLA)上,得到pPLLA-Ag NPs复合纤维。当以此复合纤维作为SERS基底时,纤维表现出良好的SERS增强效果,而且SERS信号具有很好的可重复性和灵敏性。为了证明等离子体改性技术制备复合电纺纳米纤维的方法的普适性,我们又成功地将AgNPs组装在等离子体改性的聚丙烯腈(PAN)电纺纤维上。
  2.通过空气等离子体刻蚀PLLA电纺纤维膜制备了一种阳离子型染料吸附剂。带正电荷的亚甲基蓝染料通过静电力的作用快速地吸附在了等离子体刻蚀的PLLA纤维膜上,这种快速的吸附主要归因于等离子体刻蚀后纤维的比表面积增加以及活性吸附位点的增多。此外,等离子体刻蚀的时间以及染料的初始浓度都会对吸附性能造成一定的影响。进一步的实验数据表明,该染料吸附的吸附动力学符合拟二级动力学模型,而等温平衡方程符合Langmuir模型,这说明单分子层的亚甲基蓝染料是以化学作用的方式被吸附在吸附剂上的。等离子体刻蚀的PLLA电纺纤维膜还表现出很好的可重复利用性和选择吸附能力。
  3.通过对PAN/AgNO3电纺纤维进行氩气等离子体处理,制得了PAN/Ag纳米纤维,并对其SERS性能进行了研究。通过调控刻蚀功率和时间以及硝酸银含量,得到了具有最佳SERS增强效果的PAN/Ag纳米纤维。拉曼光谱结果表明,PAN/Ag纳米纤维上的SERS信号具有良好的可重复性和灵敏性。为了证明等离子体辅助制备纳米粒子负载的电纺纳米纤维的方法具有普适性,我们还使用空气等离子体处理PAN/HAuCl4电纺纤维,获得了具有良好SERS增强效果的PAN/Au纳米纤维。
[硕士论文] 霍绍森
材料科学与工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,新兴的荧光碳点由于具有良好的水溶性、生物相容性、化学惰性、荧光稳定性、低毒性以及易于实现表面功能化等诸多优异特性,而被不断关注并被广泛应用在生物标记、生物传感、药物传递、光催化和光电器件等领域。目前对碳点的研究主要集中在寻找更加方便快捷、成本低廉和对环境友好的合成方法以及拓宽碳点在各个领域的应用。在碳点的应用方面,除了生物应用,单一的碳点纳米颗粒或者其溶液已经不能满足其他领域的应用条件,这极大地限制了碳点在其他相关领域的应用。目前,碳点掺杂的二维薄膜涂层和三维杂化玻璃材料已经陆续被报道出来,并被成功地用作如发光二极管(LED)和喷墨打印等,但是碳点掺杂的一维复合纤维却很少有报道。
  因此,在本文中,我们首先用一步水热法来合成碳点,之后通过将溶胶凝胶工艺和静电纺丝技术相结合,从而制备出碳点掺杂的一维复合纤维和其相应的掺入银纳米线的一维复合纤维。本文的具体研究结果如下:
  1.我们以N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(AEAPMS)作为表面钝化剂,通过一步水热法来合成AEAMPS功能化的碳点(SiCDs)。合成的SiCDs分散良好,粒径均匀,平均粒径大约为3.72 nm,荧光强度高,荧光发射独立于激发波长,平均荧光寿命和绝对量子产率可分别达到为11.58 ns和87.32%,并且高浓度的SiCDs依然对可见光具有良好的透过性。
  2.我们选择甲基三乙氧基硅烷(MTES)作为合适的基质,将SiCDs与MTES混合均匀来配制SiCDs/MTES混合溶液。MTES经过水解、缩合和缩聚反应并与SiCDs发生共聚反应后,形成静电纺丝溶胶,之后通过静电纺丝过程从而制备出SiCDs/MTES共聚复合纤维。所制复合纤维的直径在0.5~2.5μm左右,平均荧光寿命和绝对量子产率最高可分别到达10 ns和24.96%,并且对可见光具有良好的透过性。更重要的是,在激光扫描共聚焦显微镜下和荧光寿命成像显微镜下的复合纤维中有强烈的荧光贯穿其中,从而展示出其在生物医用和光电器件领域的应用潜力。此外,所制复合纤维还具有优良的热稳定性和超疏水性从而也被期望用在热稳定性材料和超疏水材料领域。
  3.通过将银纳米线掺入到SiCDs/MTES混合溶液中,从而制备出掺入银纳米线的SiCDs/MTES共聚复合纤维。掺入银纳米线后的复合纤维的直径略微增加到700 nm,其平均荧光寿命基本不变并且依然对可见光具有良好的透过性。此外,在荧光寿命成像显微镜下的掺入银纳米线的复合纤维依然展示出良好的荧光性能,表明其在生物医用和光电器件领域具有巨大的应用潜力。但是,由于银纳米线的掺入,其绝对量子产率从24.96%略微降低到17.84%左右,并且银纳米线未使其荧光得到增强。
[硕士论文] 耿玉婷
材料科学与工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:Janus结构所具有的特殊性质使其广泛被运用到固体表面活性剂、人工纳米发动机和复合材料等领域。
  本文通过静电纺丝技术,结合喷丝头的设计,选取两种常用的聚合物聚丙烯腈(PAN)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP),通过调节两种纺丝液的浓度和纺丝过程中的参数,制备了具有完美Janus结构的纳米纤维,并对所制备的Janus纳米纤维的结构和性能进行了详细的表征。该方法制备的Janus纳米纤维表面光滑、衬度明显、且可以实现大规模批量生产。根据该种纳米纤维膜的特点,我们采用在纺丝液中添加功能粒子的方法对Janus纳米纤维进行功能设计,并探究了其在药物释放和磁性-荧光双功能复合材料领域的应用,具体工作包括:
  1、PAN/PVPJanus纳米纤维制备条件探索及其自支撑性能研究:配制不同纺丝液浓度对Janus纳米纤维的结构进行调节,并测试了Janus纳米纤维膜在水溶液中的自支撑性能。结果表明,相比普通混纺的PAN/PVP纳米纤维膜,PAN/PVP Janus纳米纤维膜在水溶液中能保持良好的自支撑形态。
  2、双荧光载药Janus纳米纤维膜的制备及药物释放研究:基于前期探索,我们在两种纺丝液中加入药物地塞米松,同时在两种纺丝液中加入两种不同颜色的荧光染料(苝单二甲酰亚胺(PMI)和1,8-萘酐(1,8-NACD))来监测和追踪Janus纳米纤维两侧药物释放量和释放速率。结果表明,Janus纳米纤维表现出两相药物释放特点,PVP一侧在释放初期表现出较快的释放速率,在1h内总的释放效率达到40.2%;PAN则表现出缓释现象,在12h后,总的释放量达到70%以上。
  3、磁性-荧光双功能Janus纳米纤维的制备及其性能研究:首先在PAN纺丝液中加入CoFe2O4磁性悬浮液,在PVP纺丝液中加入蓝色荧光分子1,8-NACD,制备出磁性-荧光双功能Janus纳米纤维。与普通混纺的磁性-荧光双功能纳米纤维相比,CoFe2O4磁性纳米粒子和荧光分子间可以有效的隔离开,减少了磁性粒子对荧光强度的干扰。使Janus纳米纤维膜的荧光强度明显强于普通混纺的纳米纤维。
[硕士论文] 何烨
材料工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:碳纤维的表面结构包括表面物理沟槽结构及表面化学官能团结构,碳纤维的表面结构对复合材料的界面性能具有重要影响:一方面,碳纤维表面的沟槽结构会为碳纤维与树脂基体间的结合提供啮合中心;另一方面,碳纤维表面的化学官能团可与树脂基体的化学官能团结构间或发生反应形成化学键,或发生分子链间的缠结作用。
  本论文主要从碳纤维表面结构的定量表征入手,以CYTEC-CF、HS-CF、JH-CF三种类型的碳纤维为研究对象,通过使用SEM拍照、Photoshop提取和Matlab编程的方式建立了定量表征碳纤维表面物理结构的方法,提出了表面沟槽深宽比、表面沟槽密集程度、表面不规整度等相关结构参数的测定方法;在此基础上,通过调节原丝纺丝工艺中的凝固浴温度参数,利用表面结构在碳纤维制备过程中的遗传性调控了由上述原丝制得碳纤维的表面物理结构。
  通过调节电化学氧化处理中的电流密度参数,并结合DCAT对碳纤维表面能的定性表征及XPS对碳纤维表面含碳官能团含量的表征,可实现碳纤维表面含碳官能团结构的定量调控,并进一步研究了电流密度的改变对碳纤维表面各含碳官能团的形成影响机制。
  利用具有不同表面结构的碳纤维制备复材,并测试复材的界面性能,相应的测试结果表明:当碳纤维表面的沟槽尺寸较小时,沟槽尺寸在一定程度上的增大可以有效提高复材的界面性能,但随着沟槽尺寸的进一步增大,其对复材界面性能的影响会减弱;同时,当碳纤维表面的活性含碳官能团含量不小于31.24%时,复材的界面性能也会出现明显提高。
  (已选择0条) 清除
公   告

北京万方数据股份有限公司在天猫、京东开具唯一官方授权的直营店铺:

1、天猫--万方数据教育专营店

2、京东--万方数据官方旗舰店

敬请广大用户关注、支持!查看详情

手机版

万方数据知识服务平台 扫码关注微信公众号

学术圈
实名学术社交
订阅
收藏
快速查看收藏过的文献
客服
服务
回到
顶部