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高效成孔策略构筑多维度纳米纤维油水分离材料

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登记号:G20200447

所属行业:科学研究和技术服务业

学科分类:化学;化学工程;

关键词: 纳米纤维 静电纺丝 油水分离 多孔结构 多维纳米材料

绿色分类:其他资源效率提升;

  • 基本信息
成果名称: 高效成孔策略构筑多维度纳米纤维油水分离材料
成果登记号: G20200447 学科分类: 化学;化学工程;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 纳米纤维  静电纺丝  油水分离  多孔结构  多维纳米材料
推荐单位:

东华大学

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 面洽, 成果所属行业: 科学研究和技术服务业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

本项目属于材料科学中的高分子材料领域,研究方向为静电纺多孔纳米纤维材料的结构设计、制备与应用。针对当前纳米纤维材料孔隙结构难以精确构筑的问题,本项目以聚合物的电流体加工为基础,创新性的发展了一系列多维度的纳米纤维孔隙结构制备策略,成功实现了一维单纤维的相分离诱导成孔、二维纤维膜的孔结构优化、三维纤维气凝胶的网孔成型,并探索和拓展了所制备的新型多孔纤维材料在油水分离领域的特效应用。一、提出了湿度诱导相分离制备多孔单纤维的新思路。针对当前致孔剂后处理成孔方法难以对单纤维孔隙结构进行有效调控的问题,本项目原创性的通过湿度诱导聚合物射流相分离的方法,一步制备出具有通体多孔纳米结构的纤维材料,并揭示了湿度诱导相分离-溶剂富集相成孔的纤维成型机制。通过协同优化复合溶剂特性与环境湿度,以控制射流固化过程中的相分离临界条件与相分离程度,实现了对纤维材料孔径、孔道连通性、孔隙率等多种孔结构的精确调控,并成功将该多孔纤维材料应用于高效浮油吸附领域。二、发展了纳米纤维多孔分离膜的原位改性新策略。现有纳米纤维多孔膜的超疏水改性以聚合物溶液浸渍涂覆为主,极易导致纤维膜孔结构受损,本项目将原位聚合方法引入到纳米纤维膜的超疏水改性中,以低表面能的氟化苯并噁嗪为改性单体,通过设计高浓度低粘度的改性溶液,实现了反应单体在纤维表面的均匀稳定包覆。随后通过苯并噁嗪的开环聚合反应,在纤维表面原位构筑了超薄的氟化聚苯并噁嗪纳米功能层,赋予了纤维膜对油/水的差异化选择润湿特性,可实现对油水乳液的高精度快速过滤分离。三、建立了纳米纤维体型气凝胶的制备新方法。传统的纳米纤维体型材料主要为层状或絮状的纤维集合体,面临层间易剥离、结构易坍塌的瓶颈问题,本项目提出了将静电纺纳米纤维膜进行体型重构以制备纤维气凝胶的新方法。通过将均质分散的静电纺纳米纤维作为构筑基元,结合凝固-干燥过程中溶剂晶体成核对纤维的排挤效应、稳定化过程中纤维的原位粘结作用,获得了具有体型网孔结构的超轻超弹纳米纤维气凝胶,其可实现对油水乳液的快速抽吸式高通量分离。迄今在Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等国际学术期刊上发表相关SCI论文229篇,被Science、Chem. Rev.、Adv. Mater.等权威期刊评价引用,他引7792次,授权中国发明专利68项。8篇代表性论文他引1026次,单篇最高216次,其中1篇论文入选ESI热点论文,4篇论文入选ESI高被引论文。培养博士18名,硕士25名。主要完成人俞建勇入选中国工程院院士,主要完成人丁彬入选教育部“长江学者”特聘教授、国家“万人计划”科技创新领军人才,主要完成人斯阳入选中组部“青年千人计划”,主要完成人王先锋入选上海市“东方学者”特聘教授。项目成果对静电纺纤维材料微孔隙结构的精确构筑起着重要的导向作用,极大地推动了多孔纳米纤维材料的研究与发展。

姓名: 丁彬 性别:
出生日期: 2020-05-27 08:00:00.0 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市松江区人民北路2999号
电子邮件: h.chen@dhu.edu.cn
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