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A healable, mechanically robust and ultrastretchable ionic conductive elastomer for durably wearable sensor

Nano Research 2024年第4期17卷 3369-3378页

作者： Guoxian Zhang Chunmei Li jiaojun tan Mingqi Wang Yafeng Ren Feijie Ge Qiuyu Zhang Key Laboratory of Special Functional and Smart Polymer Materials of Ministry of Industry and Information Technology School of Chemistry and Chemical EngineeringNorthwestern Polytechnical UniversityXi'an 710072China College of Bioresources Chemical and Materials Engineering National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering EducationShaanxi University of Science&TechnologyXi’an 710021China

The ionic conductive elastomers show great promise in multifunctional wearable electronics,but they currently suffer from liquid leakage/evaporation or mechanical *** ionic conductive elastomers integrating non-volatility,mechanical robustness,superior ionic conductivity,and ultra-stretchability remains urgent and ***,we developed a healable,robust,and conductive elastomer via impregnating free ionic liquids(ILs)into the ILs-multigrafted poly(urethane-urea)(PUU)elastomer networks.A crucial strategy in the molecular design is that imidazolium cations are largely introduced by double-modification of PUU and centipede-like structures are obtained,which can lock the impregnated ILs through strong ionic *** this system,the PUU matrix contributes outstanding mechanical properties,while the hydrogen bonds and ionic interactions endow the elastomer with self-healing ability,conductivity,as well as non-volatility and *** fabricated ionic conductive elastomers show good conductivity(3.8×10^(-6) S·cm^(-1)),high mechanical properties,including tensile stress(4.64 MPa),elongation(1470%),and excellent healing ability(repairing efficiency of 90%after healing at room temperature for 12 h).Significantly,the conductive elastomers have excellent antifatigue properties,and demonstrate a highly reproducible response after 1000 uninterrupted extension-release *** work provides a promising strategy to prepare ionic conductive elastomers with excellent mechanical properties and stable sensing capacity,and further promote the development of mechanically adaptable intelligent sensors.

关键词： ionic conductive elastomers poly(urethane-urea)(PUU) ionic interactions centipede-like self-healing

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Foam Forming: An Effective Method to Prepare Polyimide Fiber-based Paper

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Paper And Biomaterials 2019年第3期4卷 39-44页

作者： Shunxi Song Xiaoli Zhen Meiyun Zhang Peiyao Wang jiaojun tan National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education Shaanxi Provincial Key Laboratory of Papermaking Technology and Specialty Paper Development Key Laboratory of Paper Based Functional Materials of China National Light Industry College of Bioresources Chemical and Materials Engineering Shaanxi University of Science & Technology

Well-dispersed fiber suspension is the precondition of good paper formation. Compared with cellulosic fibers, synthetic fibers are prone to flocculate because of their long length and hydrophobic nature, resulting in poor paper formation. To solve this problem, dispersants and extremely low forming consistency are typically adopted during the traditional wet-forming process, which cause a large amount of water consumption and treatment cost. Therefore, increasing forming consistency without compromising paper formation remains a challenge for papermakers. In this work, foam forming was adopted to disperse polyimide fibers (PI) with high forming consistency. The results showed that the formation index of handsheets increased when the bubble size and distribution became small and narrow. Compared with traditional wet-forming process with the same consistency (0.4%), the formation index of handsheets by foam forming increased by approximately 100% when C8 alkyl glucoside (APG08) concentration reached 16 g/L. Notably, forming consistency could increase by eight times while keeping the same level of paper formation. Overall, foam forming exhibits great advantages in dispersing long fiber and reducing water consumption and environmental pressure, and has potential applications in specialty paper made of long fibers.

关键词： foam forming long PI fibers high forming consistency bubble size formation

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单宁酸-纳米协同改性胶原纤维多孔材料的制备及其油水分离性能

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化工进展 2024年第8期43卷 4624-4629页

作者：石佳博张宇轩陈雪峰谭蕉君陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021

以胶原纤维为代表的生物质基多孔材料因其具有可再生、储量丰富等特点且保留胶原纤维独特的多尺度孔隙结构以及具有优异的分离能力、可重复使用和可生物降解等优势,近年在含油废水处理等领域备受关注。针对胶原纤维多孔材料存在着油水... 详细信息

以胶原纤维为代表的生物质基多孔材料因其具有可再生、储量丰富等特点且保留胶原纤维独特的多尺度孔隙结构以及具有优异的分离能力、可重复使用和可生物降解等优势,近年在含油废水处理等领域备受关注。针对胶原纤维多孔材料存在着油水分离效率低等问题,本文利用单宁酸与金属离子(铝和锆)掺杂锂藻土纳米片的协同交联体系来改性胶原纤维,制备了一种具有油水分离性能的胶原纤维基多孔材料。结果表明:该协同交联体系可提高胶原纤维多孔材料的自支撑性、成型性和多孔性,同时未改变胶原的三股螺旋构象并可起到稳定胶原微结构的作用;协同交联改性后胶原纤维多孔材料的收缩温度提升至90℃以上,接触角提升至98°以上,油水分离效率提升至68%以上,表明其热稳定性、疏水性以及油水分离性能均得以改善。

关键词：生物质胶原纤维多孔材料协同交联油水分离纳米材料

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导热型芳纶纳米纸基绝缘材料的制备及性能

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高分子材料科学与工程 2020年第8期36卷 42-50页

作者：王琳张美云杨斌宋顺喜谭蕉君丁雪瑶陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021

研究了氮化硼(BN)导热填料的种类、添加量及成形方式对导热型芳纶纳米(ANFs)纸基绝缘材料的绝缘、导热及力学性能的影响。研究结果表明,溶胶凝胶法(Sol-gel)使得ANFs之间形成的交织网络结构可改善BN填料在纸张中的分布均匀性,解决了纸张... 详细信息

研究了氮化硼(BN)导热填料的种类、添加量及成形方式对导热型芳纶纳米(ANFs)纸基绝缘材料的绝缘、导热及力学性能的影响。研究结果表明,溶胶凝胶法(Sol-gel)使得ANFs之间形成的交织网络结构可改善BN填料在纸张中的分布均匀性,解决了纸张"两面差"问题,减小了填料聚集现象从而实现均匀传热,制备的20%BN@ANFs绝缘纸导热系数达到0.125 W/(m·K),比空白ANFs绝缘纸提高了3.7倍。当添加经过功能化改性的BN-OH时,可提高ANFs与BN之间的界面结合力从而降低界面热阻,绝缘纸的导热系数高达0.144 W/(m·K),比空白纸提高了4.2倍,同时具有优异的力学性能(拉伸强度145 MPa)与绝缘强度(耐压强度25.3 kV/mm),有望满足未来小型化、轻质化、集成化的电气绝缘设备对绝缘材料性能不断的升级要求。

关键词：芳纶纳米纤维绝缘纸氮化硼导热

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基于芳纶纳米纤维的芳纶纳米纸结构与性能研究进展

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中国造纸 2020年第7期39卷 62-68页

作者：杨斌王琳张美云谭蕉君宋顺喜陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021

芳纶纳米纤维和芳纶纳米纸作为近年来开发的新型先进纳米材料,其应用研究已成为国内外高分子纳米纤维领域的研究热点与发展趋势之一。本文对比分析了基于芳纶纳米纤维的芳纶纳米纸与传统芳纶纸在制备方法、纸张结构、光学性能、机械性... 详细信息

芳纶纳米纤维和芳纶纳米纸作为近年来开发的新型先进纳米材料,其应用研究已成为国内外高分子纳米纤维领域的研究热点与发展趋势之一。本文对比分析了基于芳纶纳米纤维的芳纶纳米纸与传统芳纶纸在制备方法、纸张结构、光学性能、机械性能、耐温性以及绝缘性能方面的差别,探讨了芳纶纳米纸在大规模、低成本制备及应用可能存在的问题,指出了芳纶纳米纸未来发展面临的挑战与展望。

关键词：芳纶纤维芳纶纸芳纶纳米纤维纳米纸

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溶剂浸渍增强间位芳纶纸性能研究

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中国造纸 2022年第4期41卷 47-54页

作者：李芳芳张美云谭蕉君罗延薇阮绍卫陕西科技大学轻工科学与工程学院中国轻工业纸基功能材料重点实验室轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021

本研究提出利用溶剂溶胀、部分溶解芳纶纤维赋予芳纶分子链运动和相互扩散能力,进一步提高间位芳纶纸的致密性和界面结合强度。采用二氯甲烷(DCM)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc) 4种有机溶剂及含... 详细信息

本研究提出利用溶剂溶胀、部分溶解芳纶纤维赋予芳纶分子链运动和相互扩散能力,进一步提高间位芳纶纸的致密性和界面结合强度。采用二氯甲烷(DCM)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc) 4种有机溶剂及含有3%聚醚酰亚胺(PEI)的DMAc溶液分别对间位芳纶原纸进行浸渍处理,使芳纶纤维润胀溶解,然后水洗再生、除去溶剂,得到微溶间位芳纶纸。结果表明,溶剂浸渍处理能够获得更致密的纸张结构和更高的力学性能,且不会引起任何化学结构的变化。与原纸相比,浸渍后的纸张模量提高2~3倍,拉伸强度提高7~9倍。

关键词：溶剂浸渍溶胀溶解结构再生微溶间位芳纶纸机械性能

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低反射电磁屏蔽纸基材料的制备及性能研究

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中国造纸 2024年第1期43卷 83-92页

作者：武娟谭蕉君张美云陈珝徐瑾歌李芳芳陕西科技大学轻工科学与工程学院陕西西安710021 广西大学广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室广西南宁530004

本研究以碳纤维和阔叶木浆纤维为原料,通过磨浆处理和湿法成形制备了一系列不同电导率的碳纤维纸,进一步与环氧胶膜叠层得到具有梯度结构的碳纤维复合纸(MCFP),并对其电导率、电磁屏蔽特性和力学性能进行研究。结果表明,梯度和多层结构... 详细信息

本研究以碳纤维和阔叶木浆纤维为原料,通过磨浆处理和湿法成形制备了一系列不同电导率的碳纤维纸,进一步与环氧胶膜叠层得到具有梯度结构的碳纤维复合纸(MCFP),并对其电导率、电磁屏蔽特性和力学性能进行研究。结果表明,梯度和多层结构能够减少电磁波入射反射、增加内部反射吸收,故MCFP具有优异的电磁屏蔽性能和低反射特性,优化条件下MCFP的总屏蔽效能可达45 dB,吸收系数高达0.67。同时,碳纤维赋予MCFP出色的电热性能,在6 V驱动电压下表面温度可达147℃。

关键词：碳纤维电磁屏蔽低反射梯度结构电热性能

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乳液模板法制备芳纶纳米纤维/碳纳米管基相变储能纸及其性能研究

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中国造纸 2022年第11期41卷 45-53页

作者：李芳芳张美云谭蕉君阮绍卫武娟洪佳陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021 广西大学轻工与食品工程学院广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室广西南宁530004

以相变材料十六醇为芯材,芳纶纳米纤维/碳纳米管为壳层,通过Pickering乳液模板法制备相变微胶囊,进一步将微胶囊脱水、干燥,得到十六醇/芳纶纳米纤维/碳纳米管相变储能纸,并对相变储能纸的储热能力、结构和稳定性进行了研究。结果表明,... 详细信息

以相变材料十六醇为芯材,芳纶纳米纤维/碳纳米管为壳层,通过Pickering乳液模板法制备相变微胶囊,进一步将微胶囊脱水、干燥,得到十六醇/芳纶纳米纤维/碳纳米管相变储能纸,并对相变储能纸的储热能力、结构和稳定性进行了研究。结果表明,相变储能纸具有优异的力学性能、热稳定性、定形相变效果和高相变热焓,优化条件下十六醇包覆量和相变吸热焓分别可达66.82%和128.00 J/g。碳纳米管的加入显著提升了相变储能纸的导热性,并赋予其光热吸收和电热转换性能。

关键词：相变材料芳纶纳米纤维碳纳米管 Pickering乳液模板法

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高分子科学视角下“以纸代塑”面临的挑战及应对策略

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中国造纸 2023年第7期42卷 102-117页

作者：张美云聂景怡刘馨茗廖健飞谭蕉君宋顺喜杨斌陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心陕西西安710021

木质生物质是地球上最丰富的天然高分子资源,基于木质生物质的纸基材料在可再生性、可降解性、性价比、产业规模等方面具有显著优势,展现出作为塑料替代材料的潜力。但“以纸代塑”在加工成形及其制品性能方面仍面临着重大挑战。本文从... 详细信息

木质生物质是地球上最丰富的天然高分子资源,基于木质生物质的纸基材料在可再生性、可降解性、性价比、产业规模等方面具有显著优势,展现出作为塑料替代材料的潜力。但“以纸代塑”在加工成形及其制品性能方面仍面临着重大挑战。本文从高分子科学的角度,分析纸基材料与塑料制品在分子运动与转变、材料多级结构等方面的共性与差异,进一步梳理“以纸代塑”面临挑战的底层逻辑,并探讨了相应解决策略。

关键词：以纸代塑纸基材料多级结构加工成形

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泡沫成形法制备芳纶纤维-碳纤维复合导电泡沫及性能

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工程塑料应用 2024年第11期52卷 1-9页

作者：陈珝谭蕉君宋顺喜张美云陈瑛奇舒管汭陕西科技大学轻工科学与工程学院西安710021

高性能泡沫因其轻质、隔热、吸音和抗冲击等特性在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域得到广泛应用。芳纶纤维以其卓越的综合性能成为这类材料理想构筑基元。然而,芳纶泡沫存在工艺复杂、耗时耗能等不足,限制了其应用的拓展。为了克服... 详细信息

高性能泡沫因其轻质、隔热、吸音和抗冲击等特性在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域得到广泛应用。芳纶纤维以其卓越的综合性能成为这类材料理想构筑基元。然而,芳纶泡沫存在工艺复杂、耗时耗能等不足,限制了其应用的拓展。为了克服这些挑战,提出了泡沫成形法,利用泡沫作为纤维载体实现了芳纶纤维的高效分散和气泡模板的辅助造孔,进一步加入羰基铁粉和丁苯胶乳来抑制泡沫聚并、增强泡沫稳定性,实现了常压下芳纶纤维泡沫的快速干燥,极大简化制备流程、提高了制备效率。同时,在泡沫浆料中通过引入碳纤维和羰基铁粉,制备了具有高导电性的芳纶/碳纤维复合泡沫,研究了碳纤维含量对泡沫的电导率、电磁屏蔽特性及力学性能的影响。结果表明,当碳纤维质量分数达到9.9%时,芳纶/碳纤维/羰基铁粉复合泡沫不仅具有优于芳纶泡沫的力学性能,还表现出优异的导电性和电磁屏蔽效能。

关键词：芳纶泡沫泡沫成形法常压干燥导电电磁屏蔽

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