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基于碳材料的多维度柔性应变/压力传感器的研究进展

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材料导报 2024年第4期38卷 220-228页

作者：刘玉慧柳仕林吴聪影吴琪琳东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学材料科学与工程学院上海201620

近年来,基于碳材料的柔性应变/压力传感器发展迅速,在临床疾病诊断、健康监测、电子皮肤和软机器人等智能可穿戴领域内具有广阔的应用前景。本文综述了基于碳纳米材料和生物衍生碳材料的柔性应变/压力传感器的制备方法和性能特征。根据... 详细信息

近年来,基于碳材料的柔性应变/压力传感器发展迅速,在临床疾病诊断、健康监测、电子皮肤和软机器人等智能可穿戴领域内具有广阔的应用前景。本文综述了基于碳纳米材料和生物衍生碳材料的柔性应变/压力传感器的制备方法和性能特征。根据碳材料的维度和结构特点,可将传感器划分为三大类型:一维纤维/纱线型、二维薄膜/织物型和三维多孔/网络型。本文还重点评述了不同维度碳基柔性传感器的研究进展和存在的问题。未来柔性传感器的发展重点将聚焦于新型结构设计、综合性能提升和多模式功能化应用。

关键词：碳材料柔性传感器多维度多功能

含肉桂酰基自增感光敏聚酰亚胺的合成及光刻工艺探索

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高分子学报 2024年

作者：郭嘉隽步颜倩李琇廷董杰赵昕张清华东华大学纤维材料改性国家重点实验室

以含氟二酐4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(6FDA)和含活性羧基的二胺3,5-二氨基苯甲酸(DABA)为单体，通过高温一步法合成可溶性的聚酰亚胺(PI)，利用酯化反应在其侧链羧基上接枝自增感光敏基团肉桂酰基.控制6FDA与DABA加入量比例分... 详细信息

以含氟二酐4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐(6FDA)和含活性羧基的二胺3,5-二氨基苯甲酸(DABA)为单体，通过高温一步法合成可溶性的聚酰亚胺(PI)，利用酯化反应在其侧链羧基上接枝自增感光敏基团肉桂酰基.控制6FDA与DABA加入量比例分别合成了3种不同分子量的光敏聚酰亚胺树脂PI95、PI97.5和PI100.系统探究了3种不同分子量光敏聚酰亚胺的光刻工艺参数，并根据光刻图案质量优选出PI97.5样品. PI97.5样品的灵敏度为785 mJ/cm2，分辨率可达7μm，线宽可达14μm；固化后薄膜5%失重温度高于340℃，玻璃化转变温度可达274.2℃，且显示出良好的力学性能.研究结果为开发新型负性光敏聚酰亚胺光刻胶提供了研究基础.

关键词：光敏聚酰亚胺肉桂酰基自增感光刻工艺光敏特性

基于结晶动力学研究聚丁二酸丁二醇酯/微晶纤维素弱界面相互作用对其结晶行为的影响

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2355-2363页

作者：张阳廖壑张玥张玉梅东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学机械工程学院上海201620

为了研究高含量刚性粒子存在下的成核作用和复合材料弱界面相互作用对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)结晶行为的影响,采用熔融共混法制备了微晶纤维素(MCC)含量为5wt%~25wt%的PBS/MCC复合材料,利用差示扫描量热仪对PBS/MCC复合单丝的熔融行为和... 详细信息

为了研究高含量刚性粒子存在下的成核作用和复合材料弱界面相互作用对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)结晶行为的影响,采用熔融共混法制备了微晶纤维素(MCC)含量为5wt%~25wt%的PBS/MCC复合材料,利用差示扫描量热仪对PBS/MCC复合单丝的熔融行为和非等温结晶动力学进行了表征和分析,并使用由Jeziorny模型修改的Avrami方法和由Vyazovkin修改的Friedman等转化率方法研究了PBS的结晶行为和结晶机制。结晶动力学研究表明:MCC可以作为有效的成核剂显著提高PBS的结晶温度和结晶速率,促进PBS晶体的生长,且不会改变PBS的成核机制和晶体生长几何形状,但PBS/MCC弱界面相互作用会明显抑制PBS自身成核能力,PBS结晶度从34.8%降低至28.8%。本文结果对研究高含量刚性粒子存在下的弱界面相互作用对PBS结晶行为的影响具有一定的指导意义。

关键词：聚丁二酸丁二醇酯微晶纤维素非等温结晶动力学界面相互作用结晶机制

丝素蛋白水凝胶的降解速率对其表面黏附细胞增殖的影响

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功能高分子学报 2024年第3期37卷 215-222页

作者：祝天浩蔡国龙黄亮胥学谦姚响张耀鹏东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620

采用相分离法分别制备了含蛋白酶和不含蛋白酶的两种丝素蛋白微球,并将这两种微球按不同配比包裹至以钌化物光交联的丝素蛋白水凝胶内部,研究该凝胶降解速率对其表面黏附细胞增殖的影响。通过质量损失法表征水凝胶的降解速率,用扫描电... 详细信息

采用相分离法分别制备了含蛋白酶和不含蛋白酶的两种丝素蛋白微球,并将这两种微球按不同配比包裹至以钌化物光交联的丝素蛋白水凝胶内部,研究该凝胶降解速率对其表面黏附细胞增殖的影响。通过质量损失法表征水凝胶的降解速率,用扫描电镜和电子万能试验机表征降解速率对水凝胶微观结构和压缩力学性能的影响,通过CCK-8法评估水凝胶降解速率对其表面细胞增殖的影响。研究结果表明:丝素蛋白水凝胶的降解使其表面形貌变得粗糙起伏、并逐渐变硬、变脆,当水凝胶内部包裹的不含酶微球和含酶微球质量比为7∶3时,其表面培养的细胞增殖最快。

关键词：丝素蛋白水凝胶丝素蛋白微球蛋白酶材料降解调控细胞增殖

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聚丁二酸丁二醇酯性能调控策略及应用

纺织学报 2024年第1期45卷 220-229页

作者：陈咏叶梦婷王朝生乌婧王华平东华大学材料科学与工程学院上海201620 东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

为进一步推动可降解高分子材料的研究及产业化道路的发展,以改善聚丁二酸丁二醇酯(PBS)性能及开发功能化材料为目标,通过整理归纳聚合物性能调控策略,综述以聚合物共混改性、分子结构共聚改性及链段扩链改性手段的最新研究成果。讨论了... 详细信息

为进一步推动可降解高分子材料的研究及产业化道路的发展,以改善聚丁二酸丁二醇酯(PBS)性能及开发功能化材料为目标,通过整理归纳聚合物性能调控策略,综述以聚合物共混改性、分子结构共聚改性及链段扩链改性手段的最新研究成果。讨论了改性单体及结构单元对聚合物的链结构及聚集态结构的影响,具体阐述了柔性、刚性及功能性结构单体在链段中的作用及调控;讨论了分子链结构的引入方式及链结构对聚合物性能的调控,分析嵌段共聚物反应机制及典型化学结构与制备路线;最后总结不同调控策略对聚合物的影响,并指出改性策略与性能的调控需要结合产品需求—生产—应用一体化发展来设计,为PBS基改性产品需求及产业化应用提供研发制备思路。

关键词：聚丁二酸丁二醇酯生物降解材料共聚嵌段聚合物改性策略

丝素蛋白水凝胶中的蛋白构象转变速率对其表面黏附细胞增殖的影响

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功能高分子学报 2024年第4期37卷 312-321页

作者：蔡国龙赵伟焜祝天浩姚响张耀鹏东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620

以辣根过氧化物酶温和介导交联的丝素蛋白(SF)水凝胶为模型材料,采用改变水凝胶交联密度的策略成功实现对水凝胶中蛋白构象转变速率的有效调控。考察了SF水凝胶中的蛋白构象转变速率对其表面黏附细胞增殖行为的影响。结果表明:水凝胶中... 详细信息

以辣根过氧化物酶温和介导交联的丝素蛋白(SF)水凝胶为模型材料,采用改变水凝胶交联密度的策略成功实现对水凝胶中蛋白构象转变速率的有效调控。考察了SF水凝胶中的蛋白构象转变速率对其表面黏附细胞增殖行为的影响。结果表明:水凝胶中的蛋白构象转变速率与交联密度呈反相关关系,即交联密度越小,构象转变越快;水凝胶表面的小鼠胚胎成纤维细胞(NIH3T3)增殖与SF构象转变速率大体呈正相关关系,但综合初始交联密度的影响,最终呈现出中等构象转变速率材料上细胞总量相对较少,最快构象转变速率材料上细胞总量相对较多的趋势。

关键词：丝素蛋白水凝胶交联密度构象转变细胞增殖细胞-材料相互作用

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单电极电致发光纤维的连续制备及其可视化液体传感应用

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发光学报 2024年第7期45卷 1049-1057页

作者：杨小锐杨伟峰李克睿李耀刚张青红王宏志侯成义东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620

随着柔性电子产品、智能传感器、智能穿戴等领域的兴起,柔性电致发光器件得到了蓬勃的发展。柔性电致发光纤维以其便携性、柔软性及可编织性,为可视化传感领域带来了巨大的发展潜力。但受限于其大多为双电极结构,制备工艺复杂,使其在成... 详细信息

随着柔性电子产品、智能传感器、智能穿戴等领域的兴起,柔性电致发光器件得到了蓬勃的发展。柔性电致发光纤维以其便携性、柔软性及可编织性,为可视化传感领域带来了巨大的发展潜力。但受限于其大多为双电极结构,制备工艺复杂,使其在成本、器件均匀性、灵敏性及柔软性方面仍存在不足。本文开发了一种单电极电致发光纤维,通过简单、可扩展和低成本的制造工艺,实现了电致发光纤维的连续制备。且通过无线驱动的方式实现了电致发光,单电极纤维接受无线电场能量,通过接地线与大地、无线发射源形成闭合回路,从而消除了对外部电源的依赖。单电极电致发光纤维由导电层、介质层和发光层构成,发光波长为456 nm,具有良好的力学性能、发光性能及柔软性。单电极电致发光纤维可应用于溶液的可视化传感,其发光强度对于氯化钠浓度的识别度可达到0.001%(质量分数),具有出色的灵敏度,在汗液检测及生物等方面具有重要意义。发光纤维可进一步编织成发光织物,其透气性及力学方面均与普通的商用面料相媲美,并可实现不同浓度氯化钠的可视化传感。在可穿戴设备领域,无线驱动的单电极电致发光纤维具有实现视觉显示和通信功能的巨大潜力。

关键词：智能纤维可视化传感连续制备无线驱动

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锂/钠离子电池硬碳负极材料的研究进展

无机材料学报 2024年第1期39卷 32-44页

作者：胡梦菲黄丽萍李贺张国军吴厚政东华大学材料科学与工程学院功能材料研究中心纤维材料改性国家重点实验室上海201620 赛迈科先进材料股份有限公司湖州313100

随着锂离子电池的发展和钠离子电池的兴起,硬碳材料作为一种新型负极材料,受到了广泛关注。硬碳来源丰富,价格便宜,具有比锂离子电池石墨负极更高的储锂容量和优异的倍率性能,并且是最有商业化潜质的钠离子电池负极材料。然而,硬碳普遍... 详细信息

随着锂离子电池的发展和钠离子电池的兴起,硬碳材料作为一种新型负极材料,受到了广泛关注。硬碳来源丰富,价格便宜,具有比锂离子电池石墨负极更高的储锂容量和优异的倍率性能,并且是最有商业化潜质的钠离子电池负极材料。然而,硬碳普遍存在电池首周库仑效率低的问题,且对于硬碳的储锂/钠机制仍存在争论,其比容量仍有较大的提升空间。近年来,研究人员围绕硬碳负极材料的电化学机理展开了各种研究和模型假设,针对硬碳负极存在的问题,提出了各种解决策略。本文介绍了硬碳的基本结构和常用的制备方法,并结合硬碳的优势,梳理了硬碳在锂离子电池和钠离子电池中的应用情况,重点介绍了其在快充、包覆等细分领域的应用进展,并分别针对硬碳提升比容量和改善首周库仑效率的需求,归纳了孔结构设计、元素掺杂、优化材料与电解液界面等不同改性策略。

关键词：负极材料锂离子电池钠离子电池硬碳综述

侧链式含硅氧烷高分子的聚合度对晶体结构的影响

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高分子通报 2024年第9期37卷 1254-1262页

作者：贾富成尤恒之洪程阳刘浩东华大学纤维材料改性国家重点实验室先进低维材料中心上海201620

高分子结晶行为与其材料性能密切相关,是高分子物理学一个重要的基础研究领域。含团簇高分子是近年来兴起的一类新型杂化高分子,它结合了纳米团簇类物质丰富的功能性与高分子材料良好的可加工性,为先进杂化材料的开发提供了新的思路。... 详细信息

高分子结晶行为与其材料性能密切相关,是高分子物理学一个重要的基础研究领域。含团簇高分子是近年来兴起的一类新型杂化高分子,它结合了纳米团簇类物质丰富的功能性与高分子材料良好的可加工性,为先进杂化材料的开发提供了新的思路。本文以侧链式含多面体倍半硅氧烷(POSS)团簇高分子为研究对象,通过精准化学技术控制其分子参数,合成了一系列具有不同聚合度的精准高分子。通过在溶液中进行单晶生长,并对其形貌、结构与热力学参数进行系统分析,发现本文研究范围内的聚合度并不影响单晶的晶体结构,也与片晶厚度、熔融温度等无明显关联性。从溶液中生长的单晶受到溶剂、温度、浓度扰动等动力学因素的影响较大,并非热力学稳定态晶体。

关键词：含团簇高分子高分子单晶多面体倍半硅氧烷精准合成

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