东华大学俞建勇院士、丁彬教授最新专著《功能静电纺纤维材料》在中国纺织出版社出版

发布时间:2019-03-06 14:27
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纤维通常是指长径比大于1000且直径在几百微米以下的细长物质。早在7000多年前,人类就能够从自然界中获取棉、麻、丝、毛等天然纤维,并将其用于遮体保暖。随着化学工业和高分子材料的迅速发展,人们逐渐生产出一系列合成高分子纤维,其不仅满足了日常生活中人们对服装、家纺的需求,还被广泛应用于医疗卫生、环境、能源等高新技术领域。


20世纪80年代末,纳米技术的迅速兴起带动了纳米材料的蓬勃发展和广泛应用,使得纳米材料成为推动当代科学技术进步的重要力量。纳米纤维作为一维纳米材料,其具有显著的尺寸效应和表面效应,由此带来了诸多新奇的光学、热学、电学、磁学等特性,可显著提升材料的性能并拓宽其应用领域。目前纳米纤维的制备方法主要有模板法、闪蒸法、海岛法、静电纺丝法等,其中静电纺丝技术因具有制造装置简单、纤维结构可调性好、技术结合性强等优势,已成为制备纳米纤维的主要途径之一。静电纺纳米纤维材料因具有比表面积大、孔径小、孔隙率高、孔道连通性好、易表面功能化改性等特点,在航空航天、国防军工、环境治理、电子能源、生物医用等高精尖领域具有广阔的应用前景。


图1 纳米纤维的制备方法


作者长期从事静电纺丝技术及纳米纤维的基础与应用研究工作,尤其在静电纺纳米纤维结构的精细调控及功能化应用方面积累了一定的研究经验。鉴于当前诸多领域对纳米纤维材料的迫切需求和静电纺丝技术的迅猛发展,特撰写《功能静电纺纤维材料》一书。该书内容涉及静电纺丝技术的起源、发展及其基本理论;静电纺纳米纤维材料的种类及结构;静电纺纳米纤维材料在空气过滤、液体过滤、油水分离、自清洁、防水透湿、吸附与催化、生物医用、传感、能源、隔热等领域的功能化应用;功能静电纺纤维材料的研究展望。该书旨在给纤维材料研究领域的科研人员提供参考并推动功能纳米纤维材料的国内外学术界及工业界发展。


图2 《功能静电纺纤维材料》


本书第1-2章主要介绍了静电纺丝技术的发展历史、基本理论和静电纺纤维材料的种类及结构。静电纺丝技术起源于19世纪30年代,并在近30年的时间内获得迅速发展,该技术是利用高压电场力实现聚合物射流的拉伸细化,经溶剂挥发后聚合物固化形成纤维。研究人员利用静电纺丝技术已成功制备了种类繁多的纳米纤维,包括有机纳米纤维、无机纳米纤维及无机/有机复合纳米纤维。同时,通过调控静电纺丝工艺参数,制备出形貌结构多样的纳米纤维,如具有圆柱状、串珠、带状、多孔、核壳、中空、微突、褶皱、螺旋等结构的单纤维,以及具有无规排列、取向排列、图案化、二维蛛网、多层复合等结构的聚集体,这些新颖结构的纳米纤维材料在许多领域都存在着极高的科学研究价值和应用潜力。


图3静电纺纤维材料结构:(a-h)单纤维结构;(i-p)纤维集合体结构


书中第3-12章详细阐述了静电纺纳米纤维材料在众多领域的功能化应用。第3-5章介绍了静电纺纤维材料在空气过滤、液体过滤及油水分离等领域的应用;第6-7章通过对静电纺纤维膜的孔结构和表面润湿性进行精细调控,实现了其在自清洁、防水透湿领域的应用;第8章讲述了碳基、陶瓷基纳米纤维膜在吸附与催化领域的应用;第9-11章阐述了静电纺纤维材料在组织工程支架、传感器、锂离子电池、柔性超级电容器、染料敏化太阳能电池和可穿戴纳米发电机中的应用;第12章介绍了静电纺柔性陶瓷纳米纤维材料在高温隔热领域的应用。


图4 静电纺纳米纤维材料的应用领域


第13章总结归纳了未来功能静电纺纳米纤维材料的研发方向,如将静电纺纳米纤维材料与新技术、新方法结合,进一步拓宽功能纳米纤维材料的应用领域;提升静电纺纳米纤维材料的力学性能(拉伸、弯曲、剪切性能等),增强其服役性能与耐久性;实现纳米纤维材料的宏量制备等。作者相信通过以实际应用为导向,以及对静电纺纳米纤维材料研究的不断深入,将会实现静电纺纤维材料在更多领域中的应用。


著者简介


俞建勇,中国工程院院士,东华大学教授,博士生导师。国家新材料产业发展专家咨询委员会副主任,中国纺织工程学会副理事长,中国复合材料学会副理事长,上海市复合材料学会理事长,国务院学位委员会第七届纺织科学与工程学科评议组召集人,第七届教育部科技委材料学部、化学化工学部委员等。长期致力于纺织材料领域的科研与教学,在天然纤维资源开发、化学纤维创制应用、新型结构纱线、纺织复合材料和纺织功能材料等方面开展系列研究工作。获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖2项;合著书籍3部;发表论文400余篇;授权国家发明专利100多项;指导研究生100余名。获得的荣誉主要包括2007年纺织工业年度创新人物、2008年宝钢教育基金优秀教师奖、2010年全国优秀科技工作者、2011年中国纺织工程学会首届“中国纺织学术大奖”,2018年改革开放四十年纺织行业突出贡献人物。


丁 彬,东华大学教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授,主要从事微纳米纤维材料的成型理论和结构设计及其在国防军工、环境保护、柔性能源、生物医用等领域的应用研究。获中国纺织工业联合会科技进步一等奖1项、中国纺织工业联合会科技进步二等奖1项、上海市技术发明奖一等奖1项、天津市科学技术进步二等奖1项;主编中文书籍1部、英文书籍2部;在国际核心期刊Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、ACS Nano等发表SCI论文230余篇,总引9000余次;获授权发明专利62项。获得的荣誉主要包括国家“万人计划”科技创新领军人才(2018)、教育部长江学者特聘教授(2016)、国家基金委优青(2014)、美国纤维学会杰出成就奖(2014)、教育部新世纪优秀人才(2011)、上海市曙光学者(2010)等。


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