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展宽布/网胎针刺C/C复合材料制备及力学性能

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1934-1944页

作者：陶洋李存静逄增媛张典堂江南大学生态纺织教育部重点实验室无锡214122

为提高针刺碳/碳(C/C)复合材料致密化效率和承载性能,分别设计了16 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(B-NPs)、8 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(H-NPs)及外层采用B-NPs结构、内层采用H-NPs结构的针刺预制体(T-NPs),联合化学气... 详细信息

为提高针刺碳/碳(C/C)复合材料致密化效率和承载性能,分别设计了16 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(B-NPs)、8 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(H-NPs)及外层采用B-NPs结构、内层采用H-NPs结构的针刺预制体(T-NPs),联合化学气相渗透和浸渍-碳化工艺制备了3种针刺C/C复合材料。采用阿基米德排水法和X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术对3种针刺C/C复合材料的致密化效率、孔隙率和孔隙分布进行了统计,并开展了常温下三点弯曲力学性能测试。结果表明:随着展宽纱线宽度的增加,针刺C/C复合材料致密化效率得到提高,内部孔隙率有所下降。在相同的致密化时间内,B-NPs增密效果最佳,密度达到1.42 g/cm^(3),孔隙率仅为10.67%。三点弯曲载荷下,3种材料均表现出脆性破坏,其中T-NPs的弯曲强度和弯曲模量分别为173.04 MPa和20.66 GPa,具有优异的抗弯性能。3种材料的初始破坏位置均发生在针刺纤维束附近,其中低孔隙率的B-NPs针刺纤维束和碳布层破坏以纤维断裂为主;高孔隙率的H-NPs纤维/基体界面结合能力差,碳布层的破坏以纤维/基体界面脱粘和纤维拔出为主导。

关键词：针刺C/C复合材料展宽布 X射线计算机断层扫描力学性能脆性破坏

C/C三维纺织复合材料细观结构及力学性能研究进展

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材料工程 2024年第4期52卷 73-86页

作者：陶洋张祝辉杨莹雪李存静张典堂江南大学生态纺织教育部重点实验室江苏无锡214122

C/C三维纺织复合材料因其可设计性强、力学性能优异和耐高温等特点而被广泛地应用于航空航天、轨道交通和光伏热场等高温端部件。然而,C/C三维纺织复合材料内部纱线结构复杂且孔隙率高,呈现出高度各向异性和非均匀性,这些因素都会给力... 详细信息

C/C三维纺织复合材料因其可设计性强、力学性能优异和耐高温等特点而被广泛地应用于航空航天、轨道交通和光伏热场等高温端部件。然而,C/C三维纺织复合材料内部纱线结构复杂且孔隙率高,呈现出高度各向异性和非均匀性,这些因素都会给力学性能及损伤机制揭示带来巨大困难。因此,本工作从实际应用出发,围绕C/C三维纺织复合材料,从细观重构、力学性能表征和数值模拟三个方面阐述近几年的国内外研究现状,并在此基础上重点对C/C三维纺织复合材料结构功能一体化制备、深度学习模型的发掘和高温实验环境下渐进损伤实验平台的搭建做出了展望。

关键词： C/C三维纺织复合材料航空航天力学性能细观重构数值模拟

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纤维素纳米纤维和LATP修饰的PEO固体电解质的制备及其性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：嵇晨豪张汉泽王欣欣杨雅晴黄锋林江南大学教育部生态纺织品重点实验室

采用静电纺丝制备了醋酸纤维素纳米纤维膜，并进行去乙酰化处理和引入Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3无机颗粒对聚氧化乙烯（PEO）电解质进行改性，可提高离子电导率，锂离子迁移数以及锂硫电池的循环稳定性。结果表明：经纤维素纳米纤维和LATP... 详细信息

采用静电纺丝制备了醋酸纤维素纳米纤维膜，并进行去乙酰化处理和引入Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3无机颗粒对聚氧化乙烯（PEO）电解质进行改性，可提高离子电导率，锂离子迁移数以及锂硫电池的循环稳定性。结果表明：经纤维素纳米纤维和LATP改性的PEO固体电解质在60℃下离子电导率达3.43×10-4S/cm，锂离子迁移数达0.44，高于PEO固体电解质。改性PEO固体电解质在60℃，0.1C下初始放电比容量为844.13mAh/g，且达到了50圈循环。

关键词：静电纺丝 PEO固体电解质再生纤维素纳米纤维锂硫电池

MXene/芳纶纳米纤维柔性自支撑电极的构建及其在超级电容器中的应用

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材料工程 2024年第6期52卷 51-58页

作者：王思凡郭雪张钰欣魏取福江南大学生态纺织教育部重点实验室江苏无锡214122

随着可穿戴电子产品的微型化发展,开发轻柔、灵活、体积小、能量密度高的柔性储能器件成为研究的热点。以芳纶纳米纤维(aramid nanofiber,ANF)作为纤维增强柱撑材料,采用真空抽滤的方法制备MXene/ANF柔性自支撑电极,避免引入集流体和黏... 详细信息

随着可穿戴电子产品的微型化发展,开发轻柔、灵活、体积小、能量密度高的柔性储能器件成为研究的热点。以芳纶纳米纤维(aramid nanofiber,ANF)作为纤维增强柱撑材料,采用真空抽滤的方法制备MXene/ANF柔性自支撑电极,避免引入集流体和黏合剂等“死体积”,并将其组装成全固态对称超级电容器。随着ANF含量增加至15%(质量分数),MXene/ANF自支撑电极的拉伸断裂强度增加至151.5 MPa,而电导率降低至1371.1 S/cm,在1 A/g的电流密度下表现出432.7 F/g的高比电容。组装的柔性对称全固态超级电容器的能量密度为25.7 Wh/kg,对应的功率密度为523.1 W/kg,具有优异的柔韧性和长循环寿命(10000周次循环充放电后,电容保持率为88.9%)。

关键词：芳纶纳米纤维 MXene 纤维增强柔性自支撑电极全固态超级电容器

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基于ABAQUS的平纹织物同面对向弯曲有限元模拟

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纺织学报 2024年第8期45卷 165-172页

作者：岳旭王蕾孙丰鑫潘如如高卫东生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

为明晰织物结构对其弯曲性能的影响机制,对织物弯曲过程进行了有限元模拟和实验验证。以涤纶织物为例,通过VHX-5000型超景深数码显微镜观测织物,得到纱线几何参数;根据纱线实际尺寸,利用SolidWorks专业建模软件构建涤纶平纹织物的三维... 详细信息

为明晰织物结构对其弯曲性能的影响机制,对织物弯曲过程进行了有限元模拟和实验验证。以涤纶织物为例,通过VHX-5000型超景深数码显微镜观测织物,得到纱线几何参数;根据纱线实际尺寸,利用SolidWorks专业建模软件构建涤纶平纹织物的三维几何模型;基于有限元分析软件ABAQUS研究织物同面对向弯曲性能,分析纱线弹性模量、摩擦因数、泊松比等参数对弯曲实验的影响,并将有限元仿真结果与实验结果进行对比。结果表明:模拟所得抗弯力-位移曲线与实验曲线在0.01水平上呈显著相关,模拟结果与实验结果一致,证明用有限元模拟弯曲织物模型的有效性。

关键词：三维建模有限元分析数值模拟弯曲性能平纹织物

聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯)彩色乳胶粒的制备及其印花性能研究

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高分子学报 2024年第6期55卷 750-760页

作者：赵乐杨静吕杨奇唐春霞关玉付少海江南大学纺织科学与工程学院、生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 无锡214122

针对目前共聚法制备的彩色纳米乳胶粒存在着色力差,难以实现对织物深、浓染色的问题,首先通过计算常用聚合单体的溶解度参数,筛选出对可聚合蒽醌染料溶解性更好的硬、软单体组合,再通过半连续乳液聚合的方法制备了聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯... 详细信息

针对目前共聚法制备的彩色纳米乳胶粒存在着色力差,难以实现对织物深、浓染色的问题,首先通过计算常用聚合单体的溶解度参数,筛选出对可聚合蒽醌染料溶解性更好的硬、软单体组合,再通过半连续乳液聚合的方法制备了聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯)红色纳米乳胶粒,采用红外光谱仪、透射电子显微镜、示差扫描量热仪、电子万能材料试验机等仪器对乳胶粒的结构和性能进行了表征,探究了硬、软单体比例、可聚合染料用量、油水比、引发剂浓度等因素对乳胶粒性能的影响,并研究了不同固含量的红色纳米乳胶粒对棉织物的印花效果.结果表明:硬单体丙烯腈(AN)和软单体丙烯酸乙酯(EA)对染料的溶解性良好,当二者比例在1:1.5~1:2时,所得乳胶膜兼具强力及延展性;染料的用量从0.5 wt%增加到2.5 wt%,油水比从1:8增加到1:4,单体和染料的转化率都呈降低趋势;当乳胶粒固含量为30%时,印花织物的K/S值为10.34.与以往共聚法制备的彩色乳胶粒相比,乳胶粒中染料的接枝率大幅上升,有效提高了彩色纳米乳胶粒的着色力.

关键词：彩色乳胶粒纳米颜料乳液聚合印花

纳米炭黑的Steglich酯化反应制备及乙二醇分散性

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纺织学报 2024年第7期45卷 104-111页

作者：王玉玺唐春霞张丽平付少海江苏省纺织品数字喷墨印花工程技术研究中心江苏无锡214122 生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

为解决炭黑在乙二醇溶液中难分散的问题,确保炭黑在聚酯纤维原液着色中具有良好的分散性。先通过液相氧化法对炭黑表面进行改性,在炭黑表面引入反应性基团—羧基,并选取合适的氧化炭黑,通过Steglich酯化反应在氧化炭黑表面接枝乙二醇和... 详细信息

为解决炭黑在乙二醇溶液中难分散的问题,确保炭黑在聚酯纤维原液着色中具有良好的分散性。先通过液相氧化法对炭黑表面进行改性,在炭黑表面引入反应性基团—羧基,并选取合适的氧化炭黑,通过Steglich酯化反应在氧化炭黑表面接枝乙二醇和不同相对分子质量的聚乙二醇。对氧化炭黑和接枝炭黑的表面结构以及在乙二醇溶液中的分散性进行测试与分析。结果表明:氧化仅发生在炭黑表面并未对炭黑造成严重破坏,随氧化时间的延长,炭黑表面羧基含量显著提高,氧化8 h后,其表面羧基含量为0.616 mmol/g;PEG600接枝的氧化炭黑其接枝率在33%以上,最小平均粒径稳定在132.1 nm左右,其能在乙二醇溶液中分散均匀,无聚集体出现,且制备的接枝炭黑具有良好的分散稳定性,其储存稳定性在93%以上,耐热稳定性在92%以上。

关键词：纳米炭黑氧化分散性聚酯纤维原液着色酯化接枝聚乙二醇 Steglich酯化反应

低红外发射率控温热红外伪装材料的制备与性能

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纺织学报 2024年第6期45卷 32-38页

作者：时吉磊陈廷彬付少海张丽平江苏省纺织品数字喷墨印花工程技术研究中心江苏无锡214122 生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

目前,仅从阻隔目标热量散发或降低表面红外发射率单方面入手很难达到理想的热红外伪装效果。针对这一问题,通过在聚丙烯腈静电纺丝液中混合相变材料聚乙二醇和性价比较高的铁纳米粒子,采用静电纺丝技术制备了一种外表面具有低红外发射... 详细信息

目前,仅从阻隔目标热量散发或降低表面红外发射率单方面入手很难达到理想的热红外伪装效果。针对这一问题,通过在聚丙烯腈静电纺丝液中混合相变材料聚乙二醇和性价比较高的铁纳米粒子,采用静电纺丝技术制备了一种外表面具有低红外发射率、底层具有控温功能的复合纤维膜材料,分析了复合纤维膜的表观形貌、化学及物相结构、热学性能、红外发射率和控温性能,研究了复合材料的红外隐身性能。结果表明:当聚乙二醇4000和聚乙二醇1000投料比不同时,可得到相变温度在31.5~40.9℃之间的系列相变纤维膜;复合纤维膜的红外发射率最低为0.69,在55℃热台上能够产生12℃的表面温度差,最大可产生22.4℃的辐射温度差,与环境温度相比最低具有1.9℃的辐射温度差,使目标在红外热成像中与环境辐射颜色一致。

关键词：聚丙烯腈聚乙二醇铁纳米粒子红外隐身静电纺丝复合纤维膜相变温度红外发射率

聚合松香辅助制备聚丙烯熔喷纤维膜及耐久超疏水改性

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化工进展 2024年第09期43卷 5123-5132页

作者：王文刚钱裕洁皮秋月王艳红侯秀良徐荷澜江南大学生态纺织教育部重点实验室南京海关纺织工业产品检测中心

超疏水材料因其卓越的防腐蚀、防覆冰和自清洁等性能，在日用纺织、生物医学和建筑涂料等领域具有巨大的发展前景。为了满足实际应用的需求，开发低成本的超疏水表面结构显得尤为重要。本文采用聚合松香(PR)作为辅助材料与聚丙烯(PP)进... 详细信息

超疏水材料因其卓越的防腐蚀、防覆冰和自清洁等性能，在日用纺织、生物医学和建筑涂料等领域具有巨大的发展前景。为了满足实际应用的需求，开发低成本的超疏水表面结构显得尤为重要。本文采用聚合松香(PR)作为辅助材料与聚丙烯(PP)进行熔喷纺丝，然后去除PR组分，得到多孔纤维膜，并进行十八烷基三氯硅烷改性，获得具有耐久性的超疏水材料。结果表明，PR的辅助加入可以诱导纤维变细、增加纤维膜的孔隙率，制备出的7PP/3PR纤维膜比10PP/0PR纤维膜的接触角提高了20°左右，疏水物质溶液的均匀分散增加了纤维膜的耐磨损和自清洁性能。7PP/3PR纤维膜的超疏水材料性能最佳，接触角为159.8°，历经5次摩擦循环后的接触角仍有152.6°，保留率在95.27%，而10PP/0PR纤维膜的超疏水材料的接触角保留率仅在87.46%。

关键词：聚丙烯聚合松香纤维膜超疏水