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    東華大學俞建勇院士、丁彬教授團隊在可拉伸、超彈、防寒保暖材料方面取得新進展
    2020-06-10  來源:高分子科技

      極端冷環境嚴重影響人類正常生活,甚至威脅生命健康。傳統的天然纖維和合成纖維因其纖維直徑均在10μm以上,導致材料重量較大且保暖能力難以進一步提升。靜電紡纖維因具有直徑小、孔徑小、易于加工等優點,在高性能保暖領域具有巨大的應用潛力。目前,眾多研究人員已制備出三維蓬松靜電紡纖維集合體,但是材料無壓縮回彈性能且拉伸性能差,限制了其在保暖領域的實際應用。因此,開發出具有優異力學穩定性的三維蓬松靜電紡纖維材料以實現其在保暖領域的特效應用是當前面臨的一大挑戰。


      面對這一挑戰,東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士和丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊利用靜電紡絲技術一步得到蓬松纖維骨架,并結合熱誘導交聯方法制備出了一種具有“硬-軟”雙組份結構的可拉伸超彈防寒保暖材料。通過研究不同聚合物-溶劑-非溶劑系統的相分離行為以指導調控聚合物配比,同步實現了三維蓬松靜電紡纖維材料的成型和單纖維力學性能的提升;隨后將交聯劑包埋到纖維組分中,并經熱誘導交聯方法使纖維間產生原位粘結,構筑了穩定的纖維網絡結構。


    可拉伸超彈保暖材料的結構組成及性能展示


      所制備的防寒保暖纖維材料具有獨特的拉伸回復性能且斷裂伸長可達70%,與目前已知的蓬松纖維集合體相比具有更高的柔韌性,且該材料還表現出優異的低溫壓縮回彈性能,在-50℃的極寒條件下,材料經100次循環壓縮后塑性形變僅為4.9%。此外,該防寒保暖纖維材料還具有超輕特性(體積密度= 7.68 mg/cm3)和高保暖性能(導熱系數=27.6mW/m?K),有望大量應用于服裝,家用紡織品和戶外紡織品等保暖材料領域。該工作為輕質高效保暖材料的開發提供了新思路。


    可拉伸超彈保暖材料與商用聚酯纖維氈的保暖性能對比


      以上相關研究成果以“Stretchable and superelastic fibrous sponges tailored by “stiff-soft” bi-component electrospun fibers for warmth retention”為題發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上,文章DOI:10.1021/acsami.0c05333。東華大學紡織學院博士生吳紅炎為第一作者,丁彬研究員斯陽研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、中央高校基礎研究項目的大力資助。


      論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c05333

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