中納科技
東華大學俞建勇院士、丁彬教授最新專著《功能靜電紡纖維材料》在中國紡織出版社出版
纖維通常是指長徑比大于1000且直徑在幾百微米以下的細長物質(zhì)。早在7000多年前，人類就能夠從自然界中獲取棉、麻、絲、毛等天然纖維，并將其用于遮體保暖。隨著化學工業(yè)和高分子材料的迅速發(fā)展，人們逐漸生產(chǎn)出一系列合成高分子纖維，其不僅滿足了日常生活中人們對服裝、家紡的需求，還被廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境、能源等高新技術領域。
20世紀80年代末，納米技術的迅速興起帶動了納米材料的蓬勃發(fā)展和廣泛應用，使得納米材料成為推動當代科學技術進步的重要力量。納米纖維作為一維納米材料，其具有顯著的尺寸效應和表面效應，由此帶來了諸多新奇的光學、熱學、電學、磁學等特性，可顯著提升材料的性能并拓寬其應用領域。目前納米纖維的制備方法主要有模板法、閃蒸法、海島法、靜電紡絲法等，其中靜電紡絲技術因具有制造裝置簡單、纖維結(jié)構可調(diào)性好、技術結(jié)合性強等優(yōu)勢，已成為制備納米纖維的主要途徑之一。靜電紡納米纖維材料因具有比表面積大、孔徑小、孔隙率高、孔道連通性好、易表面功能化改性等特點，在航空航天、國防軍工、環(huán)境治理、電子能源、生物醫(yī)用等高精尖領域具有廣闊的應用前景。
圖1 納米纖維的制備方法
作者長期從事靜電紡絲技術及納米纖維的基礎與應用研究工作，尤其在靜電紡納米纖維結(jié)構的精細調(diào)控及功能化應用方面積累了一定的研究經(jīng)驗。鑒于當前諸多領域?qū){米纖維材料的迫切需求和靜電紡絲技術的迅猛發(fā)展，特撰寫《功能靜電紡纖維材料》一書。該書內(nèi)容涉及靜電紡絲技術的起源、發(fā)展及其基本理論；靜電紡納米纖維材料的種類及結(jié)構；靜電紡納米纖維材料在空氣過濾、液體過濾、油水分離、自清潔、防水透濕、吸附與催化、生物醫(yī)用、傳感、能源、隔熱等領域的功能化應用；功能靜電紡纖維材料的研究展望。該書旨在給纖維材料研究領域的科研人員提供參考并推動功能納米纖維材料的國內(nèi)外學術界及工業(yè)界發(fā)展。
圖2 《功能靜電紡纖維材料》
本書第1-2章主要介紹了靜電紡絲技術的發(fā)展歷史、基本理論和靜電紡纖維材料的種類及結(jié)構。靜電紡絲技術起源于19世紀30年代，并在近30年的時間內(nèi)獲得迅速發(fā)展，該技術是利用高壓電場力實現(xiàn)聚合物射流的拉伸細化，經(jīng)溶劑揮發(fā)后聚合物固化形成纖維。研究人員利用靜電紡絲技術已成功制備了種類繁多的納米纖維，包括有機納米纖維、無機納米纖維及無機/有機復合納米纖維。同時，通過調(diào)控靜電紡絲工藝參數(shù)，制備出形貌結(jié)構多樣的納米纖維，如具有圓柱狀、串珠、帶狀、多孔、核殼、中空、微突、褶皺、螺旋等結(jié)構的單纖維，以及具有無規(guī)排列、取向排列、圖案化、二維蛛網(wǎng)、多層復合等結(jié)構的聚集體，這些新穎結(jié)構的納米纖維材料在許多領域都存在著極高的科學研究價值和應用潛力。
圖3靜電紡纖維材料結(jié)構：（a-h）單纖維結(jié)構；（i-p）纖維集合體結(jié)構
書中第3-12章詳細闡述了靜電紡納米纖維材料在眾多領域的功能化應用。第3-5章介紹了靜電紡纖維材料在空氣過濾、液體過濾及油水分離等領域的應用；第6-7章通過對靜電紡纖維膜的孔結(jié)構和表面潤濕性進行精細調(diào)控，實現(xiàn)了其在自清潔、防水透濕領域的應用；第8章講述了碳基、陶瓷基納米纖維膜在吸附與催化領域的應用；第9-11章闡述了靜電紡纖維材料在組織工程支架、傳感器、鋰離子電池、柔性超級電容器、染料敏化太陽能電池和可穿戴納米發(fā)電機中的應用；第12章介紹了靜電紡柔性陶瓷納米纖維材料在高溫隔熱領域的應用。
圖4 靜電紡納米纖維材料的應用領域
第13章總結(jié)歸納了未來功能靜電紡納米纖維材料的研發(fā)方向，如將靜電紡納米纖維材料與新技術、新方法結(jié)合，進一步拓寬功能納米纖維材料的應用領域；提升靜電紡納米纖維材料的力學性能（拉伸、彎曲、剪切性能等），增強其服役性能與耐久性；實現(xiàn)納米纖維材料的宏量制備等。作者相信通過以實際應用為導向，以及對靜電紡納米纖維材料研究的不斷深入，將會實現(xiàn)靜電紡纖維材料在更多領域中的應用。
著者簡介
俞建勇，中國工程院院士，東華大學教授，博士生導師。國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會副主任，中國紡織工程學會副理事長，中國復合材料學會副理事長，上海市復合材料學會理事長，國務院學位委員會第七屆紡織科學與工程學科評議組召集人，第七屆教育部科技委材料學部、化學化工學部委員等。長期致力于紡織材料領域的科研與教學，在天然纖維資源開發(fā)、化學纖維創(chuàng)制應用、新型結(jié)構紗線、紡織復合材料和紡織功能材料等方面開展系列研究工作。獲國家技術發(fā)明二等獎2項、國家科技進步二等獎2項；合著書籍3部；發(fā)表論文400余篇；授權國家發(fā)明專利100多項；指導研究生100余名。獲得的榮譽主要包括2007年紡織工業(yè)年度創(chuàng)新人物、2008年寶鋼教育基金優(yōu)秀教師獎、2010年全國優(yōu)秀科技工作者、2011年中國紡織工程學會首屆“中國紡織學術大獎”，2018年改革開放四十年紡織行業(yè)突出貢獻人物。
丁 彬，東華大學教授，博士生導師，教育部長江學者特聘教授，主要從事微納米纖維材料的成型理論和結(jié)構設計及其在國防軍工、環(huán)境保護、柔性能源、生物醫(yī)用等領域的應用研究。獲中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進步一等獎1項、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進步二等獎1項、上海市技術發(fā)明獎一等獎1項、天津市科學技術進步二等獎1項；主編中文書籍1部、英文書籍2部；在國際核心期刊Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、ACS Nano等發(fā)表SCI論文230余篇，總引9000余次；獲授權發(fā)明專利62項。獲得的榮譽主要包括國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才(2018)、教育部長江學者特聘教授（2016）、國家基金委優(yōu)青（2014）、美國纖維學會杰出成就獎（2014）、教育部新世紀優(yōu)秀人才（2011）、上海市曙光學者（2010）等。
作者：高分子科技來源：https://mp.weixin.qq.com/s/uiHHgvnpTNei4UmWP5Y-uw