丁 彬

东华大学教授、博士生导师、教育部长江学者特聘教授、东华大学纺织科技创新中心副主任

丁彬教授长期从事功能微纳米纤维纺织材料研究，在微纳米纤维材料成型理论、结构设计及技术应用方面取得了一系列进展。主要致力于过滤分离用纳米纤维材料，柔性无机纳米纤维材料，纳米纤维气凝胶材料以及纤维基柔性能源材料的研究。

其相关研究成果发表在Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、Prog. Mater. Sci.等期刊共291篇 ，以第一作者/联系人发表的SCI论文有298篇（其中IF>3: 260篇，IF>6: 174篇），总引14170次，他引11703次，H指数70

有鉴于此，易丝帮编辑部简要总结了丁彬教授课题组2020年部分重要研究成果，供大家交流学习。

1. 静电纺丝合成具有优异ORR和OER性能的新型催化剂

➣报道了一种碳基磁性催化纳米笼双功能催化剂，仅需施加中等强度(350 mT)磁场即可直接提高氧催化活性。

➣采用静电纺丝法将金属钴纳米点(≈10 nm)原位掺杂到大孔碳纳米纤维中，制备出高孔隙率90%、电导率为905 S m−1的催化剂。

➣ORR的半波电位增加了20 mV，而OER在10 mA cm−2处的过电位减少了15 mV。与商业化的Pt/C+IrO2催化剂相比，磁性催化的锌空气电池的容量是普通电池的2.5倍，续航时间超过155小时。

DOI: 10.1002/adma.202007525

2.超强、超弹性和层状多层结构的ZrO2-Al2O3纳米纤维气凝胶

➣报道了通过将ZrO2-Al2O3纳米纤维与Al(H2PO4)3基体相结合，可以简便地制备出同时具有超强、超弹性和耐高温性能的层状多层结构陶瓷纳米纤维气凝胶。

➣所得的ZrO2-Al2O3纳米纤维气凝胶具有从90％应变快速恢复，超过1100 kPa（在90％应变下）的高抗压强度，高抗疲劳性和温度不变的超弹性的综合特性。

➣全陶瓷组件特性还为陶瓷纳米纤维气凝胶提供了高达1300°C的高温耐受性和低导热率（0.0322 W m-1 K-1）的隔热性能。

➣这些优越的性能使陶瓷气凝胶成为极端条件下高温隔热材料的理想选择。

DOI: 10.1021/acsnano.0c06423

3.多功能柔性二维碳纳米结构网络

➣报道了一种基于电喷涂/网状的简单方法，可以大规模地自组装二维碳纳米结构网络。

➣通过泰勒锥不稳定性和微电场控制带电液滴的动态喷射、变形和组装，实现了将一维碳纳米管的纳米直径与二维石墨烯的横向无限大相结合的网络特性。

➣宏观尺度(米级)碳纳米结构网络表现出非凡的纳米结构性能、显著的柔性、纳米级电导率，以及在不同领域如过滤器、分离器、吸附剂、可穿戴电极、超级电容器和电池等方面也表现出优异性能。

➣这项研究将使高性能、多功能碳纳米材料的创新设计成为可能。

DOI:10.1038/s41467-020-18977-6

4.具有优良的弯曲性和压缩性网状结构陶瓷纳米纤维气凝胶

➣通过将具有高长径比的柔性SiO2纳米纤维组装成高度连续的交织蜂窝结构来制造兼具出色弯曲性和可压缩性的陶瓷纳米纤维气凝胶。

➣所得的气凝胶具有改善的结构连续性，具有增强的机械性能，包括大的压缩和屈曲应变回复率（85％），温度不变的超弹性（从-196°C到1100°C）和高达10万次循环的强大疲劳耐受性。

➣低热导率（0.0223 W m-1 K-1）以及出色的高温隔热性能使它们成为极端环境中隔热的理想选择。这种材料的成功合成可以为其他机械坚固的陶瓷气凝胶的开发提供启发。

DOI:10.1002/adfm.202005928

5.高导电、高弹性TiO2纳米纤维气凝胶

➣报道了一种全新的TiO2本体形式——超轻、高弹TiO2纳米纤维气凝胶。

➣以柔性TiO2纳米纤维为构筑基元，以少量SiO2溶胶为化学交联剂，利用冷冻成型的方法，实现了TiO2纳米纤维的定向组装，制备出具有有序胞腔结构的TiO2纳米纤维气凝胶。

➣具有超低的体密度（0.5 mg cm–3）以及超高的孔隙率（>99%）。

DOI:10.1002/anie.202010110

6. 具有多模式感应功能的能源自主混合电子皮肤

➣设计了一种结合摩擦电(TB)和压电(PZ)效应的自供电混合电子皮肤(HES)，实现了可穿戴的多传感。

➣在0 ~ 80kpa和80 ~ 240kpa的压力范围内，压敏度分别接近54.37 mV kPa−1和9.80 mV kPa−1。即使经过14,000次周期操作，制作的HES仍然表现出卓越的耐久性。

➣它可以区分接触和非接触传感，如点击感知、距离识别、呼吸检测、头部运动感知、声带振动识别，以及一些生理信号监测。该传感器阵列能够识别多点压力分布，实现单点触摸轨迹可视化。

➣在不久的将来，这种HES可能成为智能机器人、智能假肢和医疗监控的关键部件。

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105208

7.具有垂直排列管道的蜂窝状CNTs @ SiO2纳米纤维气凝胶用于耐盐的太阳能海水淡化

➣邓红兵教授和丁彬教授合作基于以下原则设计了一种耐盐的纳米纤维太阳能蒸发器。利用纤维冷冻成型方法，将纳米纤维组装成具有垂直排列的管道的气凝胶，以实现高效的盐、水运输。

➣通过将碳纳米管（CNT）沉积在管道壁上，以通过管道中光的多次散射和吸收来实现高效的光吸收。为了满足机械强度和化学稳定性的要求，选择了柔性的静电纺SiO2纳米纤维作为蒸发器的结构元件。

➣与传统的太阳能蒸发器的缠绕路径相比，垂直排列的管道将极大地促进盐从蒸发表面向大量水的传输。

DOI:10.1002/adma.201908269

8.具有二次杀菌功能的仿生超弹性二氧化硅纳米纤维气凝胶用于防污水消毒

➣通过电纺二氧化硅纳米纤维和功能性Si-O-Si键合网络的组合，开发了具有仿生性和超弹性的骨架结构二氧化硅纳米纤维气凝胶（SNA），具有可充电的杀菌和防污性能。

➣气凝胶具有高孔隙率，超亲水性，超弹性，可充电的氯化能力（> 4800 ppm）和出色的杀菌活性（99.9999％），使气凝胶能够以超高通量（57600 L m–2 h–1）有效地消毒被细菌污染的水和防污功能。

➣SNAs的合成为探索可再生纳米纤维形式的抗菌和防污材料开辟了途径。

DOI:10.1021/acsnano.0c03793

9.太阳能驱动的纳米纤维基连续除湿材料

➣提出了一种仿生木头胞腔网孔结构纤维基除湿材料的可控制备策略，利用静电纺丝技术构筑仿生木头胞腔网孔结构干燥层，结构成型涉及荷电射流拉伸形变、聚集成束、纤维束分枝堆砌等动态过程，在表面张力和静电斥力的竞争作用下，荷电纤维束诱导胞腔网孔堆砌结构自组装成型。

➣该除湿材料可提供水分在厚度方向传导/面内扩散的定向传输通道，使吸收的水分子在太阳光照射下自发地通过除湿材料传导到室外，实现太阳能驱动的室内连续除湿。

➣在一个太阳光照射下，该纤维基除湿材料能有效地将室内相对湿度降低到中等水平（40-60%RH），满足人体舒适需求。

DOI:10.1038/s41467-020-17118-3

10.受蜘蛛网启发的基于自维持静电纳米结构网PM0.3过滤器

➣一种独特的电喷雾网技术用于创建由蜘蛛网启发的网络(SWING)空气过滤器。通过对泰勒锥动力学的操纵和其喷射出的液滴的相分离，可以大规模地生成自充电的二维纳米结构网络。

➣由纳米线（直径12 nm）组成的Steiner树状孔隙（尺寸200-300 nm），SWING过滤器显示出高效率（> 99.995％PM0.3去除），低空气阻力（<0.09％大气压） ），高透明度（> 82％）和对生物危害病原体的显着生物保护活性。

DOI:10.1002/adma.202002361

11.静电纺纳米纤维膜:一种有效的乳化含油废水净化手段

➣系统地概述了用于分离油-水-乳状液的纳米纤维膜的合理设计和可控制造。

➣讨论了乳液分离膜的设计问题。介绍了具有良好润湿性和合理结构的电纺纳米纤维膜，并按原料成分将其分为高分子膜、无机膜和杂化膜。

➣综合讨论了每种类型的不同设计理念、制造策略和性能特点。此外，还介绍了膜在实际应用中所需要的重要性能。最后，指出了该领域面临的挑战和未来的发展趋势。

DOI: 10.1002/adfm.202002192

12.耦合纳米碳纤维的Fe-Ni层状双氢氧化物阵列促进电催化固氮

➣报道了一种简单有效的磷掺杂方法来调节LDHs中的电荷分布，从而促进氮的吸附和活化。

➣P掺杂的LDHs进一步耦合到一个自支撑的导电矩阵，这是一种碳纳米纤维膜，可以防止它们聚集并确保电荷在界面上快速转移。

DOI: 10.1002/anie.202005579

13.半互穿聚合物网络仿生结构使超弹和热稳定的纳米纤维气凝胶可级联过滤PM2.5

➣报道了一种仿生自下向上的方法，通过将半互穿聚合物网络纳米纤维组装成梯度结构，制备超弹性、强度和热稳定性的纳米纤维气凝胶(NFAs)作为级联过滤器。

➣受丝瓜内部结构的启发，NFAs的机械性能通过调整耐高温semi‐IPN链的柔性而得到增强。

➣由此产生的半IPN基梯度NFAs表现出温度‐不变的超弹性、高压缩应力(7.9 kPa)和模量(12 kPa)、高过滤效率(>99.97%，PM0.3)、低压降和超高含尘能力(114 g m−2)。

DOI: 10.1002/adfm.201910426

14.自极化驻极体纳米纤维/网用于高性能PM0.3空气过滤器

➣报道了一种新颖的原位驻极体静电纺丝/网状技术，该技术可同时控制溶液相分离和晶体相转变，从而开发具有二维网络和优异表面附着力的自极化聚偏氟乙烯纳米纤维/网状膜。

➣捕获特性使得在保持低空气阻力(≈0.1%大气压)的情况下，可以高效(≈99.998%)捕获PM0.3。

➣纳米纤维/网过滤器显示出超疏水性、理想的透明度(91%)和长期稳定性的综合性能。

DOI: 10.1002/adfm.201909554

15.原位合成具有温度不变超弹性超过100万次压缩的仿生二氧化硅纳米纤维气凝胶

➣展示了一种原位合成策略，通过将柔性电纺二氧化硅纳米纤维和类似橡胶的Si-O-Si键合网络结合在一起，开发具有超弹性的仿生二氧化硅纳米纤维(SNF)气凝胶。

➣合成的SNF气凝胶具有超低密度(>0.25 mg cm-3)、高达1100°C的温度下具有超弹性以及在100万次压缩下的抗疲劳能力。

➣SNF气凝胶的成功合成为超弹性陶瓷气凝胶的结构自适应和可伸缩的设计开辟了新的途径。

DOI: 10.1002/anie.202001679