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Near‑Instantaneously Self‑Healing Coating toward Stable and Durable Electromagnetic Interference Shielding

Nano-Micro Letters 2021年第11期13卷 452-467页

作者： Lihua Zou Chuntao Lan Songlin Zhang Xianhong Zheng Zhenzhen Xu Changlong Li Li Yang fangtao ruan Swee Ching Tan Anhui Province International Cooperation Research Center of Textile Structure Composite Materials Anhui Polytechnic UniversityAnhui 241000WuhuPeople’s Republic of China Department of Materials Science and Engineering National University of Singapore9 Engineering Drive 1Singapore 117575Singapore Key Laboratory of Eco‑Textiles Ministry of EducationJiangnan UniversityWuxi 214122JiangsuPeople’s Republic of China Department of Mechanical Engineering University of DelawareNewarkDE 19716USA

Durable electromagnetic interference(EMI)shielding is highly desired,as electromagnetic pollution is a great concern for electronics’stable performance and human health.Although a superhydrophobic surface can extend the service lifespan of EMI shielding materials,degradation of its protection capability and insufficient self-healing are troublesome issues due to unavoidable physical/chemical damages under long-term application conditions.Here,we report,for the first time,an instantaneously self-healing approach via microwave heating to achieve durable shielding performance.First,a hydrophobic 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane(POTS)layer was coated on a polypyrrole(PPy)-modified fabric(PPy@POTS),enabling protection against the invasion of water,salt solution,and corrosive acidic and basic solutions.Moreover,after being damaged,the POTS layer can,for the first time,be instantaneously self-healed via microwave heating for a very short time,i.e.,4 s,benefiting from the intense thermal energy generated by PPy under electromagnetic wave radiation.This self-healing ability is also repeatable even after intentionally severe plasma etching,which highlights the great potential to achieve robust and durable EMI shielding applications.Significantly,this approach can be extended to other EMI shielding materials where heat is a triggering stimulus for healing thin protection layers.We envision that this work could provide insights into fabricating EMI shielding materials with durable performance for portable and wearable devices,as well as for human health care.

关键词： Electromagnetic interference shielding Superhydrophobic coating Multifunctional textiles Self-healing Conductive polymer

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全日制专业学位研究生校企联合培养问题分析与实践探索

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忻州师范学院学报 2024年第2期40卷 58-63页

作者：阮芳涛叶杨安徽工程大学纺织服装学院安徽工程大学设计学院

专业学位研究生教育是培养高层次应用型专门人才的主渠道，校企联合培养是高层次应用型专门人才培养的最佳途径，建立科学可行、持续有效的培养模式是提高人才培养质量的重要保障。总结了一些校企合作培养创新模式，并探讨了目前专业学... 详细信息

专业学位研究生教育是培养高层次应用型专门人才的主渠道，校企联合培养是高层次应用型专门人才培养的最佳途径，建立科学可行、持续有效的培养模式是提高人才培养质量的重要保障。总结了一些校企合作培养创新模式，并探讨了目前专业学位研究生校企合作培养的现状，指出了培养目标设定、企业培养主导性、导师队伍建设和成果评价等方面还存在的问题及产生的原因。结合安徽工程大学纺织服装学院在选题目标导向、拓宽经费渠道、完善导师队伍建设和重构评价标准等校企联合培养方面的实施路径，为地方性高校在校企协同培育创新机制提供借鉴和经验。

关键词：专业学位研究生校企联合培养地方性高校人才培育

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静电纺中空结构碳纳米纤维制备与应用研究进展

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材料科学与工程学报 2024年第1期42卷 166-172页

作者：程亚玲王洪杰王赫阮芳涛徐珍珍安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000 安徽省纺织结构复合材料国际联合研究中心安徽工程大学安徽芜湖241000 安徽省纺织工程技术研究中心安徽工程大学安徽芜湖241000

中空结构碳纳米纤维(HCNFs)是多孔碳纳米纤维材料中的一种,展现出较高的比表面积、发达的孔隙结构以及更多的活性位点,在能源存储器件、过滤和吸附材料、催化剂载体等新兴领域应用广泛。本文综述了HCNFs研究开发的新进展,介绍了HCNFs单... 详细信息

中空结构碳纳米纤维(HCNFs)是多孔碳纳米纤维材料中的一种,展现出较高的比表面积、发达的孔隙结构以及更多的活性位点,在能源存储器件、过滤和吸附材料、催化剂载体等新兴领域应用广泛。本文综述了HCNFs研究开发的新进展,介绍了HCNFs单轴静电纺丝法和同轴静电纺丝法两种制备方法。主要介绍了HCNFs的复合与掺杂,改变或提高HCNFs的性能,进而扩展HCNFs应用领域。重点介绍了HCNFs在锂二次电池领域、催化领域、超级电容器领域以及吸附领域的应用现状,并对未来HCNFs的发展方向进行了展望,以期为HCNFs的研发提供参考。

关键词：静电纺中空结构碳纳米纤维低维纳米材料

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TEOS改性和长秸秆纤维取向对PP/SF复合材料性能的影响

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中国塑料 2024年第2期38卷 14-19页

作者：阮芳涛吴浩朱金伟苏永生陈焯琳王国峰王洪杰安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000 安徽工程大学机械工程学院安徽芜湖241000 安徽上元家居材料股份有限公司安徽亳州236800 新能源汽车轻量化技术安徽省重点实验室安徽芜湖241003

采用正硅酸乙酯(TEOS)和氨水制备溶液凝胶后对秸秆纤维表面改性,研究了改性前后秸秆纤维(SF)化学成分、表面形貌和疏水性的变化。通过热压法制备了长秸秆纤维增强聚丙烯(PP/SF)复合材料,对比了溶液凝胶改性前后的长秸秆纤维制备的PP/SF... 详细信息

采用正硅酸乙酯(TEOS)和氨水制备溶液凝胶后对秸秆纤维表面改性,研究了改性前后秸秆纤维(SF)化学成分、表面形貌和疏水性的变化。通过热压法制备了长秸秆纤维增强聚丙烯(PP/SF)复合材料,对比了溶液凝胶改性前后的长秸秆纤维制备的PP/SF复合材料力学强度变化。设计制备了秸秆排列取向分别为0°,15°,30°,45°,90°5种不同的PP/SF复合材料,研究了不同取向角度对复合材料的力学强度影响。实验结果表明:经过TEOS溶液凝胶法处理后的秸秆的表面沉积的SiO2微粒有助于提高秸秆纤维表面的疏水性和粗糙度,从而提升SF和PP之间的浸润性和相容性。和未处理的PP/SF相比,经过TEOS溶液凝胶法处理的PP/SF拉伸、弯曲和冲击强度分别提升了20.3%,11%和35.7%。纤维的取向角度对PP/SF复合材料的力学强度有很大的影响,秸秆纤维的取向方向和施加应力方向的角度越小,秸秆纤维更能发挥其增强效果,拉伸、弯曲和冲击强度越高。

关键词：麦秸秆聚丙烯溶液凝胶改性取向角度力学强度

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纳米铜对棉织物的导电和抗菌整理

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安徽工程大学学报 2024年第2期39卷 55-62页

作者：李小娟李杰阮芳涛宋政飞何明舜殷茂力安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000 安徽省纺织结构复合材料国际联合研究中心安徽芜湖241000

通过氧化还原法制备直径为5 nm左右的纳米铜颗粒,并用制备的纳米铜颗粒对棉织物进行改性,通过织物后整理的方法将纳米铜负载在棉纤维表面,获得具有导电、抗菌性能的棉织物,然后以扫描电镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、热失重(TGA... 详细信息

通过氧化还原法制备直径为5 nm左右的纳米铜颗粒,并用制备的纳米铜颗粒对棉织物进行改性,通过织物后整理的方法将纳米铜负载在棉纤维表面,获得具有导电、抗菌性能的棉织物,然后以扫描电镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、热失重(TGA)等对整理前后的棉织物进行表征分析。结果表明:纳米铜改性后的棉织物(纳米铜/棉织物)具有优异的抗菌性能和导电性能。同时,样品在储存180天后仍具有良好的抗菌和导电稳定性。纳米铜颗粒改性的棉织物不但拓宽了纳米颗粒的应用领域,同时为储存稳定性功能纺织品的研究提供了新的制备思路和潜在发展方向。

关键词：纳米铜颗粒后整理抗菌性能导电性能储存稳定性

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废弃复材树脂高值化利用:超级电容器电极应用

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材料导报 2023年第6期37卷 183-187页

作者：王赫胡程文王洪杰阮芳涛储长流安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000 安徽工程大学纺织服装学院安徽省纺织工程技术研究中心安徽芜湖241000 安徽工程大学纺织服装学院安徽省纺织结构复合材料国际联合研究中心安徽芜湖241000

近年来,废弃碳纤维复合材料数量急剧增加,对人类的生存环境造成了严重破坏。为了实现废弃复材中树脂的高值化利用,本研究采用一步碳化法制备了废弃树脂基碳材料,研究了碳化温度对碳材料结构与性能的影响,并将碳材料制备成超级电容器电极... 详细信息

近年来,废弃碳纤维复合材料数量急剧增加,对人类的生存环境造成了严重破坏。为了实现废弃复材中树脂的高值化利用,本研究采用一步碳化法制备了废弃树脂基碳材料,研究了碳化温度对碳材料结构与性能的影响,并将碳材料制备成超级电容器电极,研究电极的电化学性能。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测试仪、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼测试仪(Raman)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对碳材料的表面形貌、孔性能、化学组分、石墨化程度以及形成原理进行了分析。结果表明:当碳化温度为800℃时制备的碳材料具有分级多孔的结构,孔性能和石墨化程度达到最佳,所制备的超级电容器电极表现出优异的电化学性能,在1 A/g电流密度下比电容高达299 F/g,经10000次充放电循环后,比电容仍高达296.6 F/g,循环稳定性优异。

关键词：树脂碳材料超级电容器电极电化学

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多孔与连通结构碳纳米纤维电极的设计及其电化学性能

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纺织学报 2023年第6期44卷 41-49页

作者：王赫王洪杰赵紫奕张晓婉孙冉阮芳涛安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000 苏州大学纺织行业智能纺织服装柔性器件重点实验室江苏苏州215123 安徽工程大学安徽省先进纤维材料工程研究中心安徽芜湖241000

为开发设计具有高电化学性能的碳纳米纤维电极,采用静电纺丝技术、戊二醛交联和高温炭化制备聚丙烯腈/高直链淀粉(PAN/HAS)基碳纳米纤维,并对其形貌、元素组成、石墨化晶体结构和比表面积进行了研究。结果表明:经过戊二醛交联后的碳纳... 详细信息

为开发设计具有高电化学性能的碳纳米纤维电极,采用静电纺丝技术、戊二醛交联和高温炭化制备聚丙烯腈/高直链淀粉(PAN/HAS)基碳纳米纤维,并对其形貌、元素组成、石墨化晶体结构和比表面积进行了研究。结果表明:经过戊二醛交联后的碳纳米纤维呈现连通结构,并具有优异的石墨晶体和多级孔结构、较大的比表面积(647 m^(2)/g)和较高的总孔体积(0.60 cm^(3)/g);将其制备成电极,在三电极体系下,当电流密度为1 A/g时比电容为255 F/g,当电流密度为20 A/g时比电容保持率高达71%;经过10000次充放电循环后,电极比电容的保持率高达99.8%,显示出优异的循环耐久性。

关键词：静电纺丝碳纳米纤维聚丙烯腈高直链淀粉电化学性能超级电容器

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静电纺聚丙烯腈/线性酚醛树脂碳纳米纤维电极的制备及其性能

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纺织学报 2021年第1期42卷 22-29页

作者：王赫王洪杰阮芳涛凤权安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000

为研究炭化温度对碳纳米纤维电极性能的影响,采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈/线性酚醛树脂(PAN/PF)纳米纤维,然后经不同温度炭化处理得到不同结构与性能的碳纳米纤维,并制备成电极材料。对碳纳米纤维的表面形貌、比表面积、孔结构、石墨... 详细信息

为研究炭化温度对碳纳米纤维电极性能的影响,采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈/线性酚醛树脂(PAN/PF)纳米纤维,然后经不同温度炭化处理得到不同结构与性能的碳纳米纤维,并制备成电极材料。对碳纳米纤维的表面形貌、比表面积、孔结构、石墨化程度和元素含量,以及碳纳米纤维电极的电化学性能进行测试与表征。结果表明:PAN/PF碳纳米纤维具有高的比表面积、分级多孔结构、良好的纤维连通以及优异的石墨化程度;当炭化温度为1000℃时,碳纳米纤维的比表面积达到1468 m2/g,总孔体积为0.89 cm^3/g,相应电极的比电容达到395 F/g;当炭化温度为1200℃时,碳纳米纤维的导电性能最佳,电导率为8.23 S/cm,其制备的电极材料具有最高的比电容保持率,为63%。

关键词：炭化温度静电纺丝碳纳米纤维电极超级电容器

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碳纤维增强树脂基复合材料的回收及其再利用研究进展

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纺织学报 2019年第6期40卷 152-157页

作者：阮芳涛施建徐珍珍邢剑安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000 日本秋田县立大学系统科学技术学院日本秋田015005

为有效回收碳纤维树脂基复合材料,避免资源浪费和环境污染,综述了热固性和热塑性树脂基碳纤维复合材料的不同回收方法及其进展,包括物理机械法、热回收法、溶剂解离法、熔融注塑和切片再塑法等,梳理了溶剂解离法的回收思路,介绍了针对... 详细信息

为有效回收碳纤维树脂基复合材料,避免资源浪费和环境污染,综述了热固性和热塑性树脂基碳纤维复合材料的不同回收方法及其进展,包括物理机械法、热回收法、溶剂解离法、熔融注塑和切片再塑法等,梳理了溶剂解离法的回收思路,介绍了针对碳纤维复合材料回收的可降解热固性树脂及回收方法,阐述了碳纤维增强热塑性树脂的回收机制。总结了目前碳纤维增强热固性树脂回收方法的回收效率低,设备要求高,再生碳纤维性能下降等特点,认为碳纤维增强热塑性树脂具备快速成型、成本低、能够多次回收利用的特点,适于碳纤维复合材料在民用领域大量应用的发展趋势。

关键词：碳纤维热固性树脂热塑性树脂回收方法资源再利用

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碳纤维/聚丙烯/聚乳酸增强复合材料的力学性能

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纺织学报 2021年第11期42卷 84-88页

作者：宋雪旸张岩徐成功王萍阮芳涛苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215000 安徽工程大学纺织服装学院安徽芜湖241000

为在不改变碳纤维/聚丙烯(PP)复合材料力学性能前提下,降低复合材料中PP含量以减轻环境降解压力,通过在碳纤维/PP复合材料树脂体系中掺杂可降解的聚乳酸(PLA)形成共混树脂体系,并经热压成型制备碳纤维增强共混树脂复合材料。探究了PLA... 详细信息

为在不改变碳纤维/聚丙烯(PP)复合材料力学性能前提下,降低复合材料中PP含量以减轻环境降解压力,通过在碳纤维/PP复合材料树脂体系中掺杂可降解的聚乳酸(PLA)形成共混树脂体系,并经热压成型制备碳纤维增强共混树脂复合材料。探究了PLA、PP共混体系质量比对复合材料冲击、弯曲和拉伸性能的影响。结果表明:随着树脂体系中PLA质量分数的增加,复合材料的冲击强度和弯曲强度都呈先降低后升高、再降低的趋势,拉伸强度呈现先升高后降低的趋势;当PLA质量分数为60%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度最高,分别为21.8 kJ/m^(2)和112.5 MPa,拉伸强度为37.2 MPa,复合材料的综合物理力学性能最优,与未添加PLA的复合材料的力学性能相近。

关键词：碳纤维复合材料热压成型聚丙烯聚乳酸力学性能

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