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靜電紡聚氨酯在傳感器、醫用等方面的應用進展
2021/6/15 13:15:08 易絲幫

導語部分

由于 聚氨酯(PU) 本身具有良好的物理化學性能,如良好的彈性、耐磨性、生物相容性等,并有望應用于多個領域,如高效空氣過濾器,防護織物,創傷敷料,傳感器等。

本文梳理了近期有關于 PU 靜電紡絲納米級纖維的研究進展,供大家交流學習。


1.武漢紡織大學顧紹金Mater. Lett.:彈性可拉伸導電聚氨酯納米纖維復合材料用于檢測人體運動

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?柔性應變傳感器因其在可穿戴設備中的潛在應用而備受關注。然而,開發具有更高拉伸性和更大工作應變范圍的應變傳感器仍然是一個挑戰。

?借助單寧酸(TA)和可水解的3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)雜化涂層(TA-APTES涂層),在TPU納米纖維氈表面沉積Ag NPs,構建了具有分層銀納米顆粒(Ag NPs)殼和熱塑性聚氨酯(TPU)納米纖維核微結構的導電納米纖維復合材料。

?所制備的應變傳感器具有較高的拉伸性能,最大應變為565%,靈敏度高,應變系數(GF)約為6886。

?TPU@(TA-APTES)@Ag NPs復合應變傳感器可用于檢測人體運動。

DOI: 10.1016/j.matlet.2021.129698


2. 東華大學印霞Compos. Commun.:超彈、輕質、阻燃3D纖維海綿的制備及其保溫性能

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?研究者報告了一種一步制備具有阻燃功能的超彈性輕質3D纖維海綿的方法。該策略的前提是聚砜(PSU)在高濕度環境下可以形成穩定的蓬松結構,而聚氨酯(PU)可以吸收外力引起的變形能。

?OP-100A的添加提高了PSU/PU纖維海綿的碳化速度,并改善了其阻燃性能。

?由于采用了聚合物組合策略,所制備的海綿纖維具有出色的拉伸性能(斷裂伸長率達到160%)和獨特的壓縮彈性性能,經過100次壓縮測試后幾乎沒有塑性變形。

?此外,這種纖維海綿在超輕性能、阻燃性能和保溫性能方面也具有明顯的優勢。該材料的成功制備為超彈性、輕質、阻燃保溫材料的研發開辟了一條新的途徑。

DOI: 10.1016/j.coco.2021.100681


3. 廣東工業大學陳梅云Micromachines:靜電紡結合靜電噴霧沉積制備柔性MXene /熱塑性聚氨酯基應變傳感器

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?采用靜電紡絲(ES)和靜電噴霧沉積(ESD)復合工藝研制了一種新型柔性電阻型MXene/熱塑性聚氨酯(TPU)應變傳感器。

?與其它沉積工藝相比,由ESD制備的傳感層對ES TPU納米纖維膜的附著力更好,并且在拉伸過程中不易破裂,從而大大提高了應變傳感器的工作范圍。

?在傳感層表面進行ES,可以很容易地構建出三明治結構。這有助于使拉伸過程中的應力分布更加均勻,并進一步增加應變傳感范圍。

?將ESD-ES應變傳感器安裝在皮膚上,以監測人體的各種運動。結果表明,該ESD-ES應變傳感器在智能穿戴設備中具有廣闊的應用前景。

DOI: 10.3390/mi12030252


4. 東華大學印霞J. Colloid Interface Sci.:原位靜電紡絲百里酚負載聚氨酯纖維膜及其在傷口敷料中的應用

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?本工作設計了一種多功能便攜式靜電紡絲設備,可在0.05ml/h-10ml/h的較大范圍內調節灌注速度,高壓可達11kV。

?利用自行設計的裝置,制備了具有抗菌活性的百里香酚負載醇溶型聚氨酯(EPU)類皮膚W&B納米纖維膜。

?由EPU、氟化聚氨酯(FPU)和百里酚組成的納米纖維膜具有均勻的結構、優異的防水性以及較高的抗菌活性,其靜水壓為17.6cm H2O,透氣性為3.56 kg m-2 d-1,拉伸應力高達1.83MPa,拉伸應變為453%。

?該新型裝置可以直接在傷口表面制備抗菌膜,為便攜式靜電紡絲裝置的發展開辟了一條新的途徑。

DOI: 10.1016/j.jcis.2021.02.048


5. 東華大學黃滿紅Environ. Res.:銅離子對PSF/TPU/UiO正滲透膜同時去除四環素和四環素抗性基因的協同影響

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?以靜電紡絲熱塑性聚氨酯/聚砜(PSF/TPU)為基材,以UiO-66-NH2顆粒夾層修飾活性層,開發了一種薄膜納米復合材料(TFN)正滲透(FO)膜。

?TC和Cu2+的截留率分別為99.53%和97.99%。當使用0.5M(NH4)2HPO4作為提取液時,在500μg/L的Cu2+濃度下,TRGs的截留率超過90%(尤其對tetC的截留率超過99%)。

?Cu2+與TC之間的絡合反應,靜電相互作用以及Cu2+在膜表面的吸附是導致高截留效率的主要因素。

DOI: 10.1016/j.envres.2021.110791


6. 鄭州大學劉憲虎Nano-Micro Lett.:具有可調支架網絡的高靈敏度超薄柔性聚氨酯/炭黑纖維膜應變傳感器

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?本研究制備了嵌入炭黑(CB)顆粒的靜電紡絲熱塑性聚氨酯(TPU)纖維膜基質作為導電聚合物復合材料,其具有可調支架網絡,以用于高靈敏度應變傳感器。

?這項工作研究了靜電紡絲過程中在不同收集裝置轉速下形成的立體支架網絡結構對TPU/CB應變傳感器電響應的影響。

?這種結構使傳感器在拉伸應變下表現出高靈敏度(在155%應變下的應變系數為8962.7),快速響應時間(60ms),出色的穩定性和耐久性(>10,000次循環)以及廣泛的可拉伸范圍(0-160%)。

?該高性能可穿戴柔性應變傳感器在智能終端、電子皮膚、語音檢測和人體運動監測等領域有著廣闊的應用前景。

DOI: 10.1007/s40820-021-00592-9


7. 同濟大學袁偉忠ACS Appl. Mater. Interfaces:PEDOT:PSS涂覆MWCNTs/LA/PU納米復合材料智能織物的制備及其應用

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?本研究設計并制備了具有高拉伸性和熱性能、良好的耐洗性、優異的形狀穩定性、對外界刺激(例如,電和光子)的快速響應性以及出色的能量轉換和存儲性能的智能導電織物。

?通過對多壁碳納米管(MWCNTs)/月桂酸(LA)/熱塑性聚氨酯(PU)溶液進行靜電紡絲,并在所得納米纖維上浸涂導電聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS),從而制備了一種非織造智能織物。

?這些智能紡織品顯示出可調節的溫度和相變焓,可對電壓、紅外光和陽光等外部刺激作出響應。

?智能織物的綜合功能使其在可穿戴系統和智能防護服中具有廣闊的應用前景。

DOI: 10.1021/acsami.0c19674


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