静电纺丝制备螺旋结构微纳米纤维的最新进展

综述了6种制备单根扭曲螺旋结构微纳米纤维和4种制备多根螺旋缠绕结构纤维(微纳米绳索)的静电纺丝方法,发现当前多根螺旋缠绕纤维大都以附加机械力或电场力扭曲成型,单根螺旋纤维则以改变纤维内部力学分布达到扭曲成型目的.此外,分析了研究现状和发展前景.     

乙醇火焰燃烧制备螺旋碳纳米纤维及结构分析

采用乙醇火焰燃烧, 借助于基板材料上涂敷锡盐作为催化剂前驱体, 制备了螺旋结构碳纳米纤维; 借助于扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD和拉曼光谱等分析了螺旋碳纤维的形貌和结构. 螺旋碳纳米纤维螺旋直径约为100nm, 纤维直径约为50nm, 螺距约80nm. 螺旋碳纤维的石墨层方向基本垂直于轴向, 近似鱼骨型结构, 相邻碳层间距为0.34nm. 借助于高分辨电子显微镜分析了螺旋碳纳米纤维的形成机理, 认为碳原子沿催化剂SnO₂各晶面析出速度不同是形成螺旋碳纳米纤维的主要原因.     

聚对苯二甲酸乙二酯预取向丝收缩机理研究

采用SS－1型收缩－声速取向联合测试仪和DSC（差式扫描量热）对涤纶预取向丝（POY）纤维的升温热收缩过程进行了研究。探索涤纶POY纤维的收缩机理。试验结果表明，POY纤维的热收缩可以分为5个转变温度区间，在不同的温度区间以不同的收缩机理为主，低温时是非晶区大分子边的解取向作用，在冷结晶温度附近，纤维中发生的结晶过程和晶区的结构重排作用，限制了纤维的收缩。外应力对纤维收缩过程中的解取向和结晶行为有一定的影响，外应力的增加有利于纤维冷结晶过程的进行，纤维的收缩率减小。     

碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维热处理过程中结构演变规律研究

将聚丙烯腈(PAN)纤维与碳纳米管/聚丙烯腈(CNT/PAN)复合纤维分别置于空气中,在230℃进行不同时间的热处理,采用FT-IR,DSC分析手段考察了CNT对CNT/PAN复合纤维热处理过程结构和热焓的影响.结果表明,CNT促进了CNT/PAN复合纤维热处理过程中-C≡N的分解环化;而且对热处理过程中的其它反应也有促进作用.     

金龟子外甲壳的螺旋纤维管道微结构

通过扫描电镜观察了金龟子甲壳内部的微观结构,发现其基本材料是一种几丁质纤维增强角质化蛋白质的复合材料,其纤维铺层平行于甲壳的表面,在甲壳中存在刺状纤维及螺旋纤维管道等独特微结构.通过模型分析了螺旋纤维管道的最大拔出力,结果表明螺旋纤维管道微结构对保持功能元件的强韧性有重要作用.     

空气过滤用静电纺聚苯乙烯/碳纳米管复合纤维膜的制备

采用静电纺丝技术制备聚苯乙烯(PS)超细纤维、PS/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合纳米纤维,并对其纤维形态结构、直径大小及空气过滤性能进行了表征。通过PS纺丝溶液浓度变化调控制备纯PS纤维多孔膜,并通过在PS纺丝液中添加不同含量MWCNTs调控纤维形态结构。SEM分析结果表明PS/MWCNTs复合纤维表面形成"褶皱"型和"山峰"型纳米级突起,复合纤维表面的粗糙度明显增加,且纤维直径明显减小。空气过滤性能测试结果发现这种多级结构使复合膜的过滤效率相比光滑的纯PS纳米纤维膜大幅提高,过滤性能得到明显改善。在85L/min气流速度下,PS/MWCNTs复合膜过滤效率高达99.95%,空气阻力为374.6Pa。选择尺寸较粗的微米级PS纤维(~2μm)和相对较细的纳米级PS/MWCNTs复合纤维(~800nm)进行混纺,调节复合膜堆积密度可使得混纺膜空气阻力降低到235.4Pa,仍能保持高的过滤效率(99.68%)。     

改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响

采用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面改性,研究了改性聚丙烯纤维对发泡水泥塑性收缩开裂、力学性能及泡孔结构的影响.结果表明,改性聚丙烯纤维可改善发泡水泥的泡孔结构,并降低其塑性收缩开裂、细化其塑性收缩裂缝,同时可提高其抗折、抗压强度及弯曲韧性.纤维与水泥的质量比为0.7％时,试样的泡孔结构明显改善,塑性收缩开裂值下降了85.4％,且缝宽小于1 mm的塑性收缩裂缝比例高达73.1％,同时试样抗折及抗压强度分别增加48.8％和30.3％,弯曲韧性显著增加.利用傅里叶变换红外光谱仪、SEM、光学显微镜对改性前后聚丙烯纤维表面基团及发泡水泥试样的断面微观形貌、泡孔结构进行了分析,探讨了改性聚丙烯纤维的作用机制.     

MWNTs／Lyocell复合纤维的制备及性能EI

将改性多壁碳纳米管(MWNTs)、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液及纤维素共混后制备了MWNTs/Lyocell复合纤维。采用X射线衍射仪(WAXD)、场发射扫描电镜(FSEM)、强度仪等分析了复合纤维的结构和性能。WAXD图谱显示:MWNTs已经混入到复合纤维的纤维素主体中,且未影响纤维素Ⅱ的晶型结构;FSEM及二维X射线衍射结果表明:复合纤维中,MWNTs分布均匀,且其沿纤维轴向的取向角随纺丝喷头拉伸比的增大而减小;对纤维的力学性能分析进一步表明:添加适量的MWNTs可使复合纤维的力学性能改善。其中,质量分数为1%MWNTs的复合纤维的初始模量和强度分别比未添加碳纳米管的Lyocell纤维提高了42%和22%。     

碳纳米管对纳米炭复合纤维结构与性能的影响研究

采用不同方法将多壁碳纳米管(MWNTs)混合于中间相沥青中,利用氮压式单孔纺丝机进行纺丝,经预氧化、碳化后制得了纳米炭复合纤维,对比研究了混合方式对纳米炭复合纤维的结构和性能的影响.研究结果表明,MWNTs的加入最终改变了纤维的微观结构,尤其经浓酸处理后显著提高了纳米炭复合纤维的力学性能.     

抗破片侵彻钢/芳纶纤维叠层复合结构优化设计方法

针对抗破片侵彻用新型钢/芳纶纤维叠层复合结构优化设计,基于4 mm钢板+12 mm芳纶纤维叠层复合结构、5 mm钢板+10 mm芳纶纤维叠层复合结构抗7.5 g FSP型破片弹道极限速度试验分析,进行了同工况下破片侵彻叠层复合结构的数值仿真计算;在验证数值仿真模型基础上,开展了7.5 g与10.0 g破片对4 mm、5 mm钢板叠加6~16mm芳纶纤维板组合成复合结构侵彻数值仿真,获得了相应的弹道极限速度;根据试验现象和数值仿真结果进行了钢/芳纶纤维叠层复合结构抗破片侵彻机理分析;根据此类复合结构的防护特点,以结构最小面密度为目标函数,建立了适用一定破片质量和撞击速度范围的结构参数优化设计模型;采用所提方法进行了抗撞击速度为1100 m/s的10.0 g破片侵彻的钢/芳纶纤维复合结构实例设计,通过试验验证了优化设计方法的合理性和实用性。