导语
本期内容,易丝帮精选了东华大学朱美芳院士、大连化物所陈忠伟院士、中国科学技术大学江雷院士和东华大学覃小红教授团队发表的4篇“纤维材料”顶刊论文。主要介绍微/纳米纤维在骨科材料、锂金属电池电解质、聚电解质纤维、辐射冷却材料等方面的研究进展,供大家了解参考。
1、东华大学朱美芳院士团队Adv. Mater. (IF 27.4 ):用于诊断和治疗的生物聚合物基纤维骨料材料
➣挑战:基于生物聚合物的纤维聚集体材料(BFAM)因其优异的生物相容性、可加工性、生物降解性和多功能性而在生物医学中受到越来越多的关注。特别是,BFAM 的医疗应用需要先进的结构、性能和功能,而传统的试错法难以提供。
➣主要内容:东华大学朱美芳院士、朱丽萍副研究员、陈国印副研究员发表综述,总结了BFAMs在原材料选择、结构和功能设计、加工工艺和应用等方面的研究进展。此外,还讨论了 BFAM 开发过程中遇到的挑战,并提供了未来研究的前景。
https://doi.org/10.1002/adma.202414877
2、大连化物所陈忠伟院士等人Adv. Mater. ( IF 27.4 ):具有增强混凝土结构的超薄电解质膜,用于固态锂金属电池快速充电
➣挑战:实现具有快速充电能力和理想能量密度的固态锂(Li)金属电池仍然是无人机和消费电子产品新兴应用的关键挑战,这些应用需要固态电解质以快速反应动力学保持良好的离子导电性和机械完整性。
➣方法:大连化物所陈忠伟院士团队和浙江万里学院/华南师范大学王新教授合作,采用改进的静电纺丝和铸造相结合的制造工艺,设计了厚度约为8.4µm的超薄固体电解质膜,具有钢筋混凝土结构和加速离子跳跃迁移能力,使固态电池具有快速充电能力。
➣创新点1:基于纳米陶瓷导体聚集和聚合物链感应,构建了快速的多维Li离子传输网络,通过连续均匀和稳定的镀/剥离过程使Li+均匀分布在界面上,从而增强了界面稳定性并抑制了枝晶的生长。
➣创新点2:得益于其结构优势,组装的固态锂金属电池在10C下经过1300次循环后仍保持89.2%的出色容量保持率。
➣创新点3:还制备了一个1.2 Ah的软包电池,其能量密度高达415.2 Wh kg−1,并且能够在5C下循环,展示了固态电池在下一代储能设备实际应用中的巨大潜力。
https://doi.org/10.1002/adma.202504092
3、中国科学技术大学江雷院士团队Interdisc. Mater. ( IF 24.5 ) :基于微通道连续纺丝,制备超强聚电解质纳米复合纤维
➣挑战:高强度纤维因其在各个领域的应用前景而受到广泛关注。然而,连续制造具有超强机械性能的聚电解质纤维仍然是一个巨大的挑战。
➣方法:中国科学技术大学江雷院士团队赵创奇研究员提出了一种基于微通道的连续纺丝(MCS)策略,用于制备聚电解质纳米复合纤维。
➣创新点1:通过在带负电荷的反应溶液中加入二维纳米填料来制备纳米复合纤维。具有排列聚合物和纳米片的纳米复合纤维表现出优异的机械性能,拉伸强度高达 1783.8 ± 47.1 MPa,模量高达 183.5 ± 4.6 GPa。
➣创新点2:剪切流诱导的聚合物链取向和排列良好的纳米片,以及聚合物基质的强相互作用形成了致密有序的结构,这些都增强了力学性能。此外,该方法可以扩展到各种其他聚电解质,并促进高性能纤维的开发。
https://doi.org/10.1002/idm2.12239
4、东华大学覃小红教授团队Nano Energy ( IF 16.8 ):一种多级纳米纤维外壳的日间辐射冷却材料
➣挑战:将辐射冷却光子结构结合到纺织品中,为减轻全球气候变化对人类舒适和健康日益增长的影响提供了一种环保和有效的解决方案。然而,传统织物材料的典型特征是纤维直径在几十微米范围内,这与阳光的波长不匹配。这种不匹配阻碍了白天辐射冷却所必需的有效光子相互作用。
➣方法:东华大学覃小红教授和季东晓研究员报道了一种仅使用舒适耐用纤维材料的冷却元纤维。通过在天然纤维纱芯周围设计分层的纳米纤维护套,使传统纱线具有光子交互作用。这种纱线与现有的纺织制造系统兼容。
➣创新点1:该织物在大气窗口具有高红外发射率(95%),在太阳光谱中具有高反射率(94%)。在强烈的太阳照射下,与商用织物相比,这使得冷却功率增加了226 W/m²,皮肤温度降低了7.0°C。
➣创新点2:此外,超涤纶织物具有优异的耐磨性,包括灵活的颜色可设计性、优异的光子结构稳定性和令人满意的舒适性。
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111150