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Elastic aerogels of Cellulose Nanofibers@Metal–Organic Frameworks for Thermal Insulation and Fire Retardancy

Nano-Micro Letters 2020年第1期12卷 102-114页

作者： Shengyang Zhou Varvara Apostolopoulou‑Kalkavoura Marcus Vinicius Tavares da Costa Lennart Bergstrom Maria Stromme Chao Xu Nanotechnology and Functional Materials Department of Engineering SciencesAngstrom LaboratoryUppsala University75121 UppsalaSweden Department of Materials and Environmental Chemistry Stockholm University10691 StockholmSweden Applied Mechanics Department of Engineering SciencesAngstrom LaboratoryUppsala University75121 UppsalaSweden

Metal–organic frameworks(MOFs)with high microporosity and relatively high thermal stability are potential thermal insulation and flame-retardant ***,the difficulties in processing and shaping MOFs have largely hampered their applications in these *** study outlines the fabrication of hybrid CNF@MOF aerogels by a stepwise assembly approach involving the coating and cross-linking of cellulose nanofibers(CNFs)with continuous nanolayers of *** cross-linking gives the aerogels high mechanical strength but superelasticity(80%maximum recoverable strain,high specific compression modulus of^200 MPa cm3 g−1,and specific stress of^100 MPa cm3 g−1).The resultant lightweight aerogels have a cellular network structure and hierarchical porosity,which render the aerogels with relatively low thermal conductivity of^40 mW m−1 K−*** hydrophobic,thermally stable MOF nanolayers wrapped around the CNFs result in good moisture resistance and fire *** study demonstrates that MOFs can be used as efficient thermal insulation and flame-retardant *** presents a pathway for the design of thermally insulating,superelastic fire-retardant nanocomposites based on MOFs and nanocellulose.

关键词： Metal-organic frameworks Nanocellulose superelastic aerogel Thermal insulation Fire retardancy

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强健超弹的蜘蛛网状聚酰亚胺纤维基导电复合气凝胶用于极端温度下的线性压力传感器

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Science China Materials 2023年第7期66卷 2829-2842页

作者：杨文科刘虎杜厚义张旻悦王春枫尹锐潘曹峰刘春太申长雨 Key Laboratory of Materials Processing and Mold(Zhengzhou University) Ministry of EducationNational Engineering Research Center for Advanced Polymer Processing TechnologyZhengzhou UniversityZhengzhou 450002China CAS Center for Excellence in Nanoscience Beijing Key Laboratory of Micro-nano Energy and SensorBeijing Institute of Nanoenergy and NanosystemsChinese Academy of SciencesBeijing 101400China College of Physics and Optoelectronic Engineering Shenzhen UniversityShenzhen 518060China China Astronaut Research and Training Center Beijing 100094China

压力传感器是人工触觉感应的基石.尽管人们对高性能压力传感器进行了广泛的研究,但解决传感器的高灵敏度、宽线性响应范围和宽工作温度范围仍然面临巨大挑战.在此,我们创新性地应用三乙胺实现了疏水聚酰亚胺纤维(PIFs)在碳纳米管(CNT)... 详细信息

压力传感器是人工触觉感应的基石.尽管人们对高性能压力传感器进行了广泛的研究,但解决传感器的高灵敏度、宽线性响应范围和宽工作温度范围仍然面临巨大挑战.在此,我们创新性地应用三乙胺实现了疏水聚酰亚胺纤维(PIFs)在碳纳米管(CNT)水溶液中的均匀分散,同时纤维的结构不会受到破坏,并利用冻干和热酰亚胺化技术制备了强健超弹的蜘蛛网状(PIF/CNT)导电复合气凝胶.该气凝胶作为压力传感器具有宽线性感应范围(0.01-53.34 kPa)、超低检测限(10 Pa)、高灵敏度(0.507 kPa^(-1))、快速响应/恢复时间(85/80 ms)、稳定的快速压缩响应(500 mm min^(-1))和优异的抗循环疲劳能力(5000次)等优异的传感性能.有限元分析表明,多级纤维网络有利于相邻的导电纤维之间的接触面积在外部压力下有明显的线性变化,使之表现出优异的线性传感性能.该传感器可用于人体生理和运动信号检测、电子皮肤和智能控制,且在极端温度(-100-300℃)下表现出出色的传感稳定性和热绝缘性,可用于极端太空环境下太空服和月球/火星栖息地充气结构的传感单元.本工作为开发下一代线性压力传感器提供了一个简单有效的方法.

关键词： polyimide fibre superelastic aerogel pressure sensor linear sensing environmental tolerance

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