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基于刚性脂环四羧酸二酐的无色透明聚酰亚胺薄膜的制备与性能

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高分子学报 2023年第7期54卷 1084-1094页

作者：罗伟李琇廷杨雨箫白帆董杰赵昕张清华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

随着柔性显示领域的不断发展,无色透明聚酰亚胺(CPI)薄膜的研究受到广泛关注.本研究以刚性脂环四羧酸二酐CpODA为主体,选用多种不同的商业化二胺单体制备出对应的聚酰胺酸(PAAs),通过梯度升温环化得到一系列半芳香聚酰亚胺薄膜(PIs),研... 详细信息

随着柔性显示领域的不断发展,无色透明聚酰亚胺(CPI)薄膜的研究受到广泛关注.本研究以刚性脂环四羧酸二酐CpODA为主体,选用多种不同的商业化二胺单体制备出对应的聚酰胺酸(PAAs),通过梯度升温环化得到一系列半芳香聚酰亚胺薄膜(PIs),研究-CF_(3)侧基、酰胺键结构对于改善薄膜光学透明性和热稳定性能之间的相互关系.研究发现酰胺结构的引入对聚合物薄膜的玻璃化转变温度和热膨胀系数具有突出影响,使制备薄膜的玻璃化转变温度高达472℃,热膨胀系数(CTE,50~250℃)甚至小于10×10^(-6) K^(-1).三氟甲基的引入对薄膜透明性具有一定的提升作用,其光学透明性T450 nm最高达87%,截止波长λcutoff范围为289~384 nm.值得注意的是,基于CpODA刚性脂环结构的基础上,PI薄膜的最低热处理温度为350℃,依然具有良好的光学透过率和较低的CTE值,为CPI的发展提供基础.

关键词：聚酰亚胺无色透明聚酰亚胺半芳香结构刚性脂环结构

聚芳醚酮树脂基体特性对复合材料界面性能和层间性能的影响

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4481-4490页

作者：顾洋洋姚佳楠王力风刘刚陈春海杨曙光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

针对不同特性的国产高性能聚芳醚酮(PAEK-L、PAEK-H)树脂,采用微球脱黏的方法研究了PAEK树脂基体与国产T300级碳纤维(SCF35)碳纤维间的界面强度;采用国产碳纤维增强聚芳醚酮(SCF35/PAEK)热塑性预浸料制备复合材料,研究了树脂基体对复合... 详细信息

针对不同特性的国产高性能聚芳醚酮(PAEK-L、PAEK-H)树脂,采用微球脱黏的方法研究了PAEK树脂基体与国产T300级碳纤维(SCF35)碳纤维间的界面强度;采用国产碳纤维增强聚芳醚酮(SCF35/PAEK)热塑性预浸料制备复合材料,研究了树脂基体对复合材料的90°拉伸性能、短梁剪切性能、Ⅰ型断裂韧性、Ⅱ型断裂韧性的影响。结果表明:SCF35/PAEK复合材料的界面性能受树脂基体的流动性影响,流动性较高的PAEK-H树脂能够与纤维之间形成较好的界面结合及较高的界面强度,SCF35/PAEK-H复合材料中,树脂与纤维的接触角约为34.4°,界面剪切强度约为79 MPa,复合材料90°拉伸强度约为76 MPa,模量约为9.7 GPa,短梁剪切强度约为92 MPa;而流动性较低的PAEK-L树脂与SCF35碳纤维复合材料中,树脂与纤维的接触角约为35.8°,界面剪切强度约为64 MPa,复合材料90°拉伸强度约为55 MPa,模量约为8.6 GPa,短梁剪切强度约为86 MPa。SCF35/PAEK复合材料的层间性能受到树脂基体塑性变形能力的影响,基体塑性变形能力较强的PAEK-L较PAEK-H而言,其复合材料具有较高的断裂韧性,SCF35/PAEK-L的Ⅰ型断裂韧性约为938 J/m^(2),Ⅱ型断裂韧性约为2 232 J/m^(2),SCF35/PAEK-H的Ⅰ型断裂韧性约为638 J/m^(2),Ⅱ型断裂韧性约为1 702 J/m^(2)。

关键词：碳纤维聚芳醚酮热塑性复合材料界面性能层间性能

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

轻木基碳海绵/TPU复合压力传感器的制备与性能

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复合材料学报 2023年第10期40卷 5716-5725页

作者：刘玉慧柳仕林吴聪影何敬宗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,具有三维网状结构的柔性压力传感器展现出高度可逆压缩性和良好灵敏性等特点,其复杂的网络形态也有利于构建稳定的导电网络,广泛应用于人体健康监测、可穿戴设备、医疗诊断等领域。本文围绕构建稳定的三维导电网络和传感性能优... 详细信息

近年来,具有三维网状结构的柔性压力传感器展现出高度可逆压缩性和良好灵敏性等特点,其复杂的网络形态也有利于构建稳定的导电网络,广泛应用于人体健康监测、可穿戴设备、医疗诊断等领域。本文围绕构建稳定的三维导电网络和传感性能优化为目标,设计了一种基于天然轻木的具有三维层状结构的碳海绵(CWS)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合压力传感器,并对该传感器的催化处理、碳化工艺、传感性能及人体适用性进行表征。结果表明:通过催化处理和高温碳化得到的轻木基CWS/TPU复合压力传感器,其碳化得率达到20.15%,压缩应变可达60%,在0~4 kPa压力范围内,最高压力传感灵敏度达12.87 kPa^(-1),并且在超过5000次的压缩/释放周期后仍具有良好的传感稳定性和环境稳定性,表现出良好的传感性能。应用该传感器成功地对手部活动、行走和脉搏进行了实时监测,显示了该传感器在运动和健康监测方面潜在的应用价值。

关键词：碳海绵催化碳化三维导电网络压力传感器高灵敏度

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

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

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

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快慢对其表面黏附细胞增殖行为的影响。结果表明：水凝... 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快慢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；水凝胶表面的小鼠成纤维细胞（NIH3T3）细胞增殖与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

圆偏振发光三重氮杂[6]螺烯：N-烷基化调控其手性光学性质（英文）

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有机化学 2024年

作者：夏羽菲江丽杨巧于琇陈丰坤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

近年来，多重螺烯因其高度扭曲的共轭结构、有趣的光学性质以及特异的分子间相互作用等特性，受到了广泛关注。杂原子掺杂可进一步对多重螺烯分子的结构和光学性质进行有效调控。在本文中，我们通过分子内氧化反应构筑了第一例三重氮杂... 详细信息

近年来，多重螺烯因其高度扭曲的共轭结构、有趣的光学性质以及特异的分子间相互作用等特性，受到了广泛关注。杂原子掺杂可进一步对多重螺烯分子的结构和光学性质进行有效调控。在本文中，我们通过分子内氧化反应构筑了第一例三重氮杂[6]螺烯分子。单晶X-射线衍射结果显示该分子具有高度扭曲的三维螺旋桨式结构。与已报道的三重氧杂[6]螺烯相比，三重氮杂[6]螺烯的荧光量子产率提高至5.5%，而其吸收和发射不对称因子(|gabs|和|glum|)也得以增强，分别达1.2×10-2和3.0×10-3，且通过N-烷基化可进一步增强该三重氮杂[6]螺烯的稳定性和手性光学性质。

关键词：螺烯掺杂多重螺烯手性拆分圆偏振发光烷基化

具有细胞黏附反差特性的单层平行丝素蛋白纤维图案的制备及其性能

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纺织学报 2022年第5期43卷 1-6页

作者：顾张弘姚响王锦思张耀鹏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

针对在分析纤维自身特征对细胞行为的影响时各类背景黏附产生干扰的问题,首先将寡聚乙二醇硅烷化试剂接枝在玻片表面得到具有抗细胞黏附特征的基底材料,然后利用湿法纺丝技术在基底表面制备可细胞黏附的单层丝素蛋白(SF)平行纤维,最后... 详细信息

针对在分析纤维自身特征对细胞行为的影响时各类背景黏附产生干扰的问题,首先将寡聚乙二醇硅烷化试剂接枝在玻片表面得到具有抗细胞黏附特征的基底材料,然后利用湿法纺丝技术在基底表面制备可细胞黏附的单层丝素蛋白(SF)平行纤维,最后利用聚二甲基硅氧烷将SF纤维两端固定于基底上制备得到单层平行纤维图案,分析了纤维图案中纤维的直径、纤维间距、表面形貌和结构组成等特性,并以L929成纤维细胞为例检验该单层平行纤维图案的细胞黏附反差功能。结果表明:单层平行纤维图案中不同直径的SF纤维具有类似的外观形貌和二级结构组成特征,L929成纤维细胞仅可黏附在纤维表面,而不会黏附到基底背景区域,展现出优秀的细胞黏附反差特性。

关键词：丝素蛋白纤维单层平行纤维图案抗细胞黏附纤维直径

再生丝素蛋白膜表面的纳米图案化修饰对细胞黏附和增殖的影响

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中国生物医学工程学报 2023年第2期42卷 201-209页

作者：欧阳秦君刘晓娇姚响张耀鹏纤维材料改性国家重点实验室东华大学材料科学与工程学院上海201620

为了拓展再生丝素蛋白(RSF)生物医用材料在细胞培养和组织修复等生物医学领域中的应用,提高RSF材料的细胞相容性至关重要。本研究采用等离子体刻蚀技术制备了纳米“岛”图案化RSF膜,并进一步考察其对NIH3T3细胞黏附和增殖行为的影响。... 详细信息

为了拓展再生丝素蛋白(RSF)生物医用材料在细胞培养和组织修复等生物医学领域中的应用,提高RSF材料的细胞相容性至关重要。本研究采用等离子体刻蚀技术制备了纳米“岛”图案化RSF膜,并进一步考察其对NIH3T3细胞黏附和增殖行为的影响。所有定量检测实验中至少设3个重复样(n≥3)。细胞培养1 d后的显微观察结果表明,与未修饰的RSF平整膜相比,纳米图案化修饰的RSF膜具有更好的黏附形态。CCK-8检测细胞培养1和4 d的吸光度(OD)结果表明,与未修饰的RSF平整膜相比,纳米图案化修饰RSF膜能够明显促进细胞的增殖,且其中刻蚀30 min膜组的吸光度(1.13±0.32)最高,显著高于未修饰的RSF平整膜(0.46±0.03,P材料的细胞相容性。

关键词：再生丝素蛋白等离子体刻蚀纳米图案化修饰细胞黏附细胞增殖