含有金纳米棒的复合纤维的制备和性能研究

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分散相的尺寸至少有一个维度在纳米级范围内的聚合物复合材料。目 ， 前 聚合物基纳米复合 材料制备大致可分为三大类型： １ 有机／ 、 有机型纳米复合材料 这是一种 由聚合物纤维 复合材料衍生和发展起来 的，由两种聚合物形成的纳米复合材 料 。其特点是 ：一种聚合物 以刚性棒状分子形式 （ 直径 １ｎ ０ｍ左右 ）分散在另一种柔性的聚 合物基体中起拉 强作用 。这种纳米聚合物／ 聚合物复合材料也被称为分子复合材料 ，具有纳 米嵌段结构 。这种材料 的突出代表是聚合物／ 晶聚合物纳米复合材料 ，其制备方法通常采 液 用原位共混复合 ，包括熔融共混和溶液共混两种方法 。 ２ 有机／ 、 无机混杂型纳米复合材料
融聚合物 中难 以分散均匀 。一般采用先对纳米粒子进行表面改性并制成母粒的方法解决 。
３ 、纳米粒 子在 聚合物 中的分散途 径
目 ， 前 影响聚合物纳米复合材料研究开发 的最大技术障碍， 在于无机纳米微粒在有机聚
合物中的均匀分散 。 对于无机纳米微粒的生产从品种和数量上说 ， 已经达到了相当的规模 ， 都
３１聚合物纳米 复合体 系一般分散技术 ．
１ 、多相复合体系的混合 与分散过程 制备高性能复合材料的基本前提 ，首先必须使复合体系内各组分相之间能够均匀混合、 充分分散 、 稳定结合 。多相复合体系的组分各相之间的混合与分散过程 ， 根据各相 的形态不
同其分散过程的难易程度各不相 同，其中气／ 、液／ 、固／ 气 液 固、气／ 液、气／ 固各相之间的混
［ ］ ４－５
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材料 由单一的聚合物组成 ， 且基本尺寸至少有一维在 １０ ｍ 以内。中国纺织科学研究 ０ｎ
院张锡纬［ ６ 】 等采用静电纺丝的方法制得的纳米级聚丙烯睛纤维毡是一种纳米聚合物材料 。 纳 米粒子 由于粒径小 、表面积大 、表面活性高而表现出多种特性 。纳米粒子填充改性塑料 ，

耐高温聚酰亚胺的合成及改性研究结果表明，金纳米棒杂化改性的聚酰亚胺薄膜具有优异的效果。

改性后的聚酰亚胺薄膜表面平整且具有发光效果。

金纳米棒杂化改性聚酰亚胺薄膜与纯聚酰亚胺薄膜均具有良好的耐温性，掺杂0.01%含量的金纳米棒粒子具有更好的耐温性，比传统的聚酰亚胺薄膜耐高温温度提高了 10℃左右，但两者的玻璃化转变温度并未发生明显变化。

掺杂了 0.01%含量的金纳米棒粒子后，PI/GNMRs 薄膜产生的了明显的红移现象，红移了 10nm。

聚酰亚胺合成工艺的复杂，耗时较长，耗能较大，原料昂贵，污染较大等一直不能够得到有效的解决。

如何能够制备性能良好，耗能较小，适用范围较广的聚酰亚胺是科学家不断追求的课题。

聚酰亚胺的性能主要包括以下方面：耐高温性由于聚酰亚胺具有相当特殊的体型结构，同时其分子链含有大量的芳香基，如苯环，酰亚胺键等，而芳香基（苯环，酰亚胺键等）具有较高的键能和分子间作用力，需要较高的温度提供能量才能够断裂，所以均能使聚酰亚胺材料具有想当高的耐温温度。

其一般在 500 ℃以上进行热分解。

耐低温性（耐寒性）聚酰亚胺的耐低温性能，是所有高分子材料中少见优越的性能。

据研究发现，聚酰亚胺在超低温液氮中，仍旧能够保持一定较好的机械性能，不会脆裂。

力学性能聚酰亚胺具有优异的力学性能。

聚酰亚胺薄膜的拉伸强度达到了 180 MPa 以上，拉伸模量则能够达到 3.0GPa 以上。

经过一定的增强工艺（例如合金化，增韧化等）加工后，聚酰亚胺拉伸模量可大于 210GPa 以上，较其它高分子材料而言，具有不可逾越的优秀性能。

尺寸稳定性尺寸稳定性，是聚酰亚胺材料常用作制备电路版材料的原因。

这是由于聚酰亚胺材料的热膨胀系数与金属的热膨胀系数相差较小，差值在 1.0-2.0X10-5/℃。

光学性能聚酰亚胺材料具有相当优秀的耐抗辐射性能，能在高温，高真空条件下保持稳定，较少的挥发物。

无毒稳定性聚酰亚胺材料没有毒性，能够用作制备餐具和一些医疗替换用品。

复合纤维素原位合成技术的研究摘要：细菌纤维素是一种新型的生物材料,具有很多优良的性能,在伤口敷料、人造血管、人工皮肤及组织工程领域有着广阔的应用前景。

近年来,国外研究者采用纳米复合技术对细菌纤维素进行了修饰,以赋予细菌纤维素新的性能。

综合介绍了目前国外关于细菌纤维素纳米复合物的研究进展及其应用情况。

关键词：原位复合、硒纳米、细菌纤维素0 引言1886年,Brown等首次发现在细菌培养过程中可以形成一层白色凝胶状物体,经物理化学分析其分子结构与天然纤维素相同,被称为细菌纤维素(Bacterial cellulose，BC)。

可以合成细菌纤维素的细菌主要有9类:醋酸杆菌属、根瘤菌属、八叠球菌属﹑假单胞菌属、无色杆菌属、产碱菌属、气杆菌属、固氮菌属和土壤杆菌属。

这些细菌在一定条件下均可以生物合成纤维素,但其产率各有不同。

其中最有代表性的细菌是木醋杆菌,它是--种棒状的革兰氏阴性菌株,非常适宜用来发酵生产细菌纤维素,且产率较大。

1 原位复合方式原位复合的原理是:根据材料设计的要求,选择适当的反应剂(气相、液相或固相),在适当的温度下,借助于基体和它们之间的物理化学反应,原位生成分布均匀的第二相或称增强相。

因此,原位复合技术具有以下优点:(1)增强相在基体中通过形核长大生成,具有热力学稳定性;(2)工艺上可以利用传统大规模铸造和加工技术的优势,实现连续生产和近净成形工艺;(3)由于增强相原位生成,污染小,界面结合状况好。

1.1. 细菌纤维素复合物形成细菌纤维素纳米复合物的方式有多种:(1)溶液浸渍,即将BC浸渍在含有纳米粒子的溶液中,利用BC优良的吸液特性,使纳米粒子进入到BEC内部形成纳米复合物;(2)原位复合,即将BC浸渍在含有离子的水溶液中,利用BC优良的吸液特性,使离子进入到BC内部并吸附在纤维表面,再经过原位还原形成纳米复合物;(3)生物复合,即在BC发酵培养过程中,在培养液里加入纳米粒子或其它材料,在BC生物合成过程中形成复合物。

纤维素在纳米学中的应用纤维素是一种无色、无味、无毒的天然多糖，是植物细胞壁的重要成分。

一般来说，纤维素分子比较长，直径在10-100nm之间，因此纤维素的纳米级应用潜力不容忽视。

本文将深入探讨纤维素在纳米学中的应用以及其独特性质所带来的优势。

纤维素在纳米学中的应用主要有两个方面：一是作为纳米材料的构建单元；二是作为生物医学材料的载体。

下面将分别作详细探讨。

一、纤维素在纳米材料中的应用纤维素分子的特殊结构使其具有很好的纳米级性能，例如：在自组装过程中，纤维素能够形成具有自组装行为的纳米级结构，如纳米管、纳米棒等。

同时，纤维素还可以与其他纳米颗粒（如金纳米颗粒、石墨烯等）进行复合，从而形成新型复合材料。

纤维素和金纳米颗粒复合后，可以形成复合材料，具有多个优异性能。

首先，纤维素作为载体，可以稳定地固定金纳米颗粒，从而避免其聚集并保持其稳定性。

其次，复合材料具有较高的表面积，使得其更容易在微观环境中进行反应；同时，金纳米颗粒可以也表面上的自由电子，具有良好的催化作用，利于反应进程的进行。

最后，复合材料具有较大的比表面积，可以有很好的电催化性。

纤维素复合材料还可以用于生物传感器、太阳能等领域。

在生物传感器开发中，纤维素复合材料可以通过其获得的电学性能来实现对生物分子的检测。

而在太阳能领域中，纤维素复合材料则可以作为一种半导体吸光体，帮助太阳能电池转化可再生能源。

二、纤维素在生物医学材料中的应用纤维素在生物医学材料中的独特性质包括低毒性、高生物相容性和生物可降解性等。

这些特性使得纤维素在生物医学领域具有很好的应用潜力，例如：纤维素可以用于制备药物输送系统、组织工程材料、高分子药剂等等。

在药物输送系统制备中，纤维素被用作包裹物。

由于纤维素的结构具有较高的表面积和孔隙度，因此纤维素可以通过控制其孔径大小来实现对药物的封装和缓释，从而避免药物在体内过早释放，提高药物使用的效果。

纤维素还可以与其他材料进行复合，例如铁氧体、石墨烯等，形成新的高效药物输送系统。

山东化工・ 26 ・SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 2021 年第 50 卷晶种子生长法制备金纳米棒胡飞，阚泽明，于东麒(辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连116021)摘要:发展绿色、高效、可控的制备方法来合成金纳米材料是纳米领域研究的热点，本文利用改良晶种子生长法制备了金纳米棒(AuNRs)，对其形貌进行了表征。

该方法具有简单、绿色等突出优点，对合成金纳米棒有一定的参考价值。

关键词：制备；金纳米棒；晶种子生长法中图分类号：TB383文献标识码：A 文章编号：1008-021X(2021)07-0026-02Preparation of Gold Nanorods by Crystal Seed GrowthHu Fei , Kan Zeming , Yu Dongqi( School of Physisc and Electronic Technology ，Liaoning Normal University ，Dalian 116021，China)Abstract :Developing green ， efficient and controllable preparation methods to synthesize gold nanomaterials is a hot topic in thefield of nanometers. in this paper ， gold nanorods ( Au NRs) were prepared by modified crystal seed growth method to characterizetheir morphology. and the method has outstanding advantages such as simplicity and green ， and has certain reference value forsynthetic Au NRs.Key words :preparation ；gold nanorods ；crystal seed growth纳米材料已经成为当代材料科学研究中的热门领域，给化 学、生物、光电、物理、化学、医药和材料等学科带来了深远的影 响。

纳米金材料的制备技术及应用研究进展作者：陆静蓉朱炳龙李静秦恒飞岳喜龙童霏吴娟樊红杰周全法来源：《江苏理工学院学报》2018年第06期摘要：纳米金材料有着特殊的表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应，在电学、磁学、光学和化学性质方面具有常规材料不具备的优越性能。

综述了纳米金的制备方法，介绍了纳米金材料的应用领域。

关键词：纳米金材料;制备技术;应用领域中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2018）06-0033-05纳米材料是一种具有与微观原子、分子和宏观物质不同性质的新型材料，在电子、化工、航天等行业得到了广泛的应用。

纳米金是直径为1～100 nm的微小颗粒，通常以胶体的形态存在于水溶液中，其性质主要取决于颗粒的尺寸及其表面特性，当尺寸减小到纳米范围时就会表现出表面效应、量子效应、宏观量子隧道效应等特性。

[1]纳米金酷游独特的光、电、催化等特性，在化工、环境、光学、电子、生物医疗等领域受到广泛关注。

1 制备方法纳米金的制备方法有物理方法、化学方法和生物方法。

物理法主要是通过各种分散技术将金直接转变为纳米粒子，主要有气相法、液相法、高能机械球磨法等，该方法对仪器设备要求较高、生产费用昂贵，得到的粒径分布较广，大大限制了这类方法的应用。

1.1 化学法化学法主要有氧化还原法、微波法、电化学法、微乳液法等，该方法具有粒径可控、生产效率高等优点，是生产纳米金材料的主要途径。

1.1.1 氧化还原法通过向高价金离子溶液中加入还原剂，将金离子还原并制备纳米金颗粒，常用的还原剂有抗坏血酸、柠檬酸钠等。

纳米金颗粒粒径与还原剂的种类、用量等因素有关，通常制备粒径在5～12 nm的纳米金时用白磷或抗坏血酸，制备粒径大于12 nm的纳米金时用柠檬酸钠，纳米金颗粒粒径与还原剂的用量成反比。

[2]周睿璐等[3]以氯金酸为原料、柠檬酸三钠为还原剂，采用经典的柠檬酸三钠还原法制备出纳米金溶液，利用目测法、紫外-可见分光光度法和扫描探针显微镜法对其进行表征，结果表明，纳米金粒子尺寸均匀、呈球形单分散分布。

03145黄苓莉等：ZnFcQ纳米球的制备及其对丙酮的气敏性能研究文章编号：1001-9731(2021)03-03145-08ZnFe O4纳米球的制备及其对丙酮的气敏性能研究*黄苓莉，赵邦渝，李晓丹，张桂枝，郭威威(重庆工商大学环境与资源学院，催化与环境新材料重庆市重点实验室，重庆400067)摘要：丙酮被广泛应用于工业和实验室，对丙酮浓度的检测十分重要。

ZnFc2O4是一种尖晶石型三元金属氧化物，气敏性能优良，可广泛应用于气体传感器。

本文采用简单的一步水热法制备了球状的ZnFc2O4气敏材料.通过XRD、XPS、SEM、TEM、N吸附-解析仪对材料的形貌结构、化学组成、比表面积等进行分析，并以丙酮为目标气体对其气敏性能进行了综合研究。

结果表明，ZnFe O4纳米球是由纳米粒子自组装而成，有较大的比表面积；该ZnFc2O4基气体传感器在最佳工作温度150C下对丙酮的灵敏度为65.74,并具有出色的选择性、稳定性、重复性，但随着湿度的增加其气敏性能逐渐降低。

关键词：铁酸锌；灵敏度；丙酮；气体传感器中图分类号：TP212;TN379文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.1()019731.2021.03.0220引言丙酮在医药、塑料、橡胶等领域有广泛的应用，是工业和实验室常用的试剂。

但是，丙酮气体是一种对人体有害的物质，对人体具有肝毒性，对于黏膜有一定的刺激性，吸入其蒸气后可引起头痛、乏力、头晕、恶心、易激动、支气管炎等症状，若大量吸入，还可能麻醉中枢神经系统，甚至失去知觉［-2］；同时，丙酮在医学上有重要作用，是血液、尿液、呼吸中的重要检测项目，如部分癌症患者尿样的丙酮水平会异常升高、监测人体呼吸中的丙酮气体浓度可以诊断是否患糖尿病［3］，可见对丙酮浓度的检测十分重要。

开发一种高灵敏度、出色选择性、良好稳定性和重复性的丙酮气体传感器具有重要的应用价值。

与各种传统分析技术相比，金属氧化物气体传感器被公认为是用于检测有毒、有害、易燃、易爆气体的简便且廉价的工具。

金属纳米材料的应用与研究【前言】著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”(bottom up) 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。

他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。

”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。

”[1]1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。

1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。

1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。

【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。

文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。

1．纳米科学和技术1.1 纳米科技的定义纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。

其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。

纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。

其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。

1.2 纳米科技的内容纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学……1.3 纳米科技的内涵第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。

目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。

载Au@Ag核壳复合双金属纳米棒的复合滤纸用作SERS基底陈思远;杨苗;刘晓云;查刘生【摘要】In this paper ,the Au@ Ag core-shell composite bimetallic nanorods (Au@ AgNRs) with good monodispersity were loaded into filter paper by electrostatic interaction to prepare composite filterpaper.Moreover ,the distribution of Au@ AgNRs on the composite filter paper was observed by scanning electron microscopy (SEM) ,and the number of Au@ AgNRs in the filter paper per unit area was statistically counted.In addition ,the prepared Au@ AgNRs loading composite filter paper was used as a surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrate ,and trace amount of tetramethylthiuram disulfide adsorbed on slide was detected by using the paper to wipen its surface.It can be seen that the composite filter paper prepared with 150 nmol · L -1 Au@ AgNRs solution has better enhancement effect and detection repeatability.The relative standard deviation of the results of ten repeated tests is 3.1％ ,and the linear detection range was 10-14 ～10-7 mol · L -1.The prepared Au@ AgNRs loading composite filter paper as a SERS substrate can be used for the detection of pesticide residues on fruits and vegetables like apple.%通过静电相互作用将单分散性良好的Au@Ag核壳复合双金属纳米棒(Au@AgNRs)负载于滤纸,制得载Au@AgNRs的复合滤纸.用扫描电子显微镜观察了使用不同Au@AgNRs溶液制备的复合滤纸Au@AgNRs中的分布情况,并统计了单位面积滤纸中Au@AgNRs的粒子数.将制得的载不同数量Au@Ag-NRs复合滤纸用作表面增强拉曼光谱(SERS)基底,通过擦拭载玻片检测了其表面吸附的微量二硫化四甲基秋兰姆,发现使用150 nmol·L-1 Au@AgNRs溶液制备的复合滤纸具有较好的增强效果和检测重复性,十次重复检测结果的相对标准偏差为3.1％,检测线性范围为10-14～10-7 mol·L-1.载Au@AgNRs复合滤纸可作为SERS基底用于蔬菜水果表面农残的检测.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】6页(P1747-1752)【关键词】表面增强拉曼光谱;基底;Au@Ag核壳复合纳米棒;滤纸;二硫化四甲基秋兰姆【作者】陈思远;杨苗;刘晓云;查刘生【作者单位】东华大学纤维材料改性国家重点实验室 ,材料科学与工程学院 ,上海201620;东华大学纤维材料改性国家重点实验室 ,材料科学与工程学院 ,上海201620;东华大学分析测试中心 ,上海 201620;东华大学纤维材料改性国家重点实验室 ,材料科学与工程学院 ,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】O657.6引言表面增强拉曼光谱(SERS)是灵敏度非常高的光谱分析方法，不仅能分析样品中痕量成分的含量，而且还可分析该成分的化学结构。

纳米金属材料强韧化方法研究王英; 蒋鑫; 洑佳程; 温贻芳; 龚肖新【期刊名称】《《苏州市职业大学学报》》【年(卷),期】2019(030)004【总页数】6页(P6-11)【关键词】纳米材料; 金属材料; 韧性强化【作者】王英; 蒋鑫; 洑佳程; 温贻芳; 龚肖新【作者单位】苏州市工业职业技术学院机电工程系江苏苏州 215104【正文语种】中文【中图分类】TB31工业制造，材料先行。

新材料产业被认为是21世纪发展最具潜力并对未来发展有着巨大影响的高技术产业。

制造既强又韧的材料也是人类长期追求的目标。

自20世纪80年代初，德国材料科学家Gleiter[1]首先提出了纳米晶体材料(nanocrystalline materials)的概念，并成功制备出铜等金属的块体纳米晶体后，纳米晶体材料的诞生，引起世界范围内对新材料的关注，开启了对纳米材料、微纳米力学和纳米科技方面研究的新时代。

纳米晶体材料指的是晶粒尺寸介于1 nm到100 nm之间的多晶体材料。

随着材料晶粒尺寸的细化，纳米材料表现出许多其他材料所不具备的特性，如小尺寸效应、量子效应、表面效应和宏观量子隧道效应。

正是由于这些特性导致其具有传统粗晶材料所不具备的一系列优异的电、力、磁以及化学和光学特性[2-5]。

尤其是力学特性方面，纳米材料表现出高强度、高硬度和高耐磨损的性能[6-8]，这些特性使其在工程应用方面具有巨大的发展优势。

韧性是强度和塑性的综合指标，是材料塑性变形到断裂整个工程耗散的功，只有强度和塑性都高的材料才具有良好的韧性。

然而，很多实验表明纳米晶体材料的强度虽然很高，但是塑性和延展性非常差，有的轴向拉伸率甚至很少超过5%[9]。

这也是为什么纳晶材料韧性差的原因。

早期研究认为，这种低韧性的主要原因是由于材料在制备的过程中存在缺陷，如孔洞、裂纹和夹杂物。

但是近年来，随着制备工艺的不断进步，研究人员已经制备出高致密度、高纯度、近乎无缺陷的块体纳米材料，通过实验验证，在拉伸延展性和韧性依然存在问题。

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注意：对于金属材料，电磁场不能透入内部而 是被反射出来，所以金属材料不能吸收微波。 小块金属会发出电火花，注意安全！！！ 水是吸收微波最好的介质，所以凡含水的物质 必定吸收微波。 特点：加热速度快；均匀加热；节能高效；易 于控制；选择性加热。
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6) 电弧加热
在两个电极间加一电压，当电源提供较大功率的电能时， 若极间电压不高(约几十伏)，两极间气体或金属蒸气中可 持续通过较强的电流(几安至几十安)，并发出强烈的光辉， 产生高温(几千至上万度)，这就是电弧放电。 电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。 电弧放电可分为 3个区域：
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化学法：利用大功率激光器的激光束照射于反应 物，反应物分子或原子对入射激光光子的强吸收， 在瞬间得到加热、活化，在极短的时间内反应分 子或原子获得化学反应所需要的温度后，迅速完 成反应、成核凝聚、生长等过程，从而制得相应 物质的纳米微粒。
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• 激光加热蒸发法制备纳米粒子的优点：
❖ 我国近年来在纳米材料的制备、表征、性能及理论研究方面取 得了国际水平的创新成果，已形成一些具有物色的研究集体和 研究基地，在国际纳米材料研究领域占有一席之地。在纳米制 备科学中纳米粉体的制备由于其显著的应用前景发展得较快。
纳米材料的制备
纳米材料的合成与制备一直是纳米科学领域的一个重要研究课题，新材 料制备工艺过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能具有重要的 影响。在所有纳米材料的制备方法中，最终目的是所制得的纳米颗粒具 有均一的大小和形状。理论上，任何能够制备出无定型超微粒子和精细 结晶的方法都可以用来制备纳米材料。如果涉及了相转移（例如，气相 到固相），则要采取增加成核以及降低在形成产品相过程中颗粒的增长 速率的步骤，从而获得纳米颗粒。一旦形成了纳米颗粒，则要防止其团 聚和聚结。此外，许多方法合成制备出的纳米材料都是结构松散、易团 聚的纳米超细微粒，这样只可得到纳米粉体。如果要获得纳米固体材料， 须将纳米颗粒压实才可得到致密的块材。因此，材料的压制工艺也是纳 米制备技术的重要部分。

插层法制备聚合物基纳米复合材料董歌材研1203班 2012200337 纳米材料技术是80年代末刚刚兴起的一种新技术，其基本内涵是在0.1-100nm空间尺度内操纵原子或分子或对材料进行加工，从而制备具有特定功能的产品。

1990年7月第一届国际纳米科学技术(NST，Nano Seience and Teehnology)会议在美国巴尔基摩召开，从而正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世[1]。

1992年1月第一本纳米材料科技期刊Nanostructural Materials出版。

1994年10月第二届国际NST会议在德国召开，从此纳米材料科学成为材料科学、凝聚态物理化学等领域研究的热点。

纳米科学技术所研究的尺寸空间介于宏观和微观之间，它的诞生使人们对材料的认识延伸到过去未被重视的纳米尺度，标志着材料科学进入一个新的层次。

通过在这一尺度上对材料进行操作，可以使材料性能产生质的飞跃，因此纳米材料技术为材料的发展提供了一个崭新的空间，也为新技术革命增加了一项重要内容[2]。

1纳米粒子的特点及其制备1.1纳米材料的特点一般称尺寸在1-100nm范围内的颗粒为纳米粒子，它是一种介于固体和分子之间的亚稳态物质。

当颗粒尺寸进入纳米量级时，其本身及由它所构成的纳米材料由于所谓的纳米效应，表现出许多与常规尺寸的材料完全不同的特殊性质。

纳米效应主要表现在以下几个方面：(1)表面和界面效应：纳米粒子尺寸小，比表面积大，位于表面的原子占相当大的比例，而且随着粒径减小，比表面积急剧增大，位于表面的原子所占的比例也迅速增加，比如，当粒子半径为5nm时，比表面积为180m2/g，表面原子所占比例为50%，当粒径减小到2nm时，比表面积增至225m2/g，表面原子所占比例达到80%。

由于表面原子邻近缺少与之配位的原子，处于不稳定状态，很容易与其它原子结合，因此纳米粒子有很强的表面活性。

表面原子的不稳定性使纳米粒子表现出很多特殊的性质，像纳米陶瓷粉的熔点、烧结温度和晶化温度均比常规粉体低得多，比如常规氧化铝的烧结温度为1700-1800℃，而纳米氧化铝可在1200-1400℃的温度下烧结，致密度高达99%，形成的陶瓷在低温下表现出良好的延展性；大块的纯金熔点为1063℃，当制成2nm的微粒后熔点仅为300℃；催化剂制成纳米微粒会大大提高催化效果，比如有机化学的加氢或脱氢反应，用粒径为30nm的镍作催化剂时反应速度比用常规尺度的镍催化时的速度高15倍。

研究与技术丝绸JOURNAL OF SILK壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibers彭亚倩1,张㊀宇1,王迎坤1,林裕凯1,徐荷澜1,2,侯秀良1(1.江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;2.南京海关纺织工业产品检测中心,江苏无锡214101)摘要:纤维素纳米晶(CNCs )强力好,可自组装,但其溶液具有高分散性而无法成丝,壳聚糖生物相容性好,其溶液可纺性好,但纤维力学性能差㊂本文提出用壳聚糖溶液(CS )协助CNCs 纺丝,采用湿法纺丝方法制备壳聚糖∕纤维素纳米晶(CS∕CNC )复合纤维,并比较共混和同轴两种不同纺丝方法所制备的CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的结构及性能特征㊂结果表明,相较于纯壳聚糖纤维,CS∕CNC 复合纤维的耐水稳定性有所提高;与CS∕CNC 共混纤维相比,CS∕CNC 皮芯纤维力学性能更好,初始模量高达489.40cN∕dtex ,断裂伸长率为9.65%,在芯层有连续的手性向列相层状结构,在偏振光下具有明亮有序的虹彩色,有望应用于防伪方面,进一步扩大CNC 的应用范围㊂关键词:纳米纤维素晶;壳聚糖;湿法纺丝;复合纤维;同轴纺丝;共混纺丝;中图分类号:TS 102.65㊀㊀㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2024)04006209DOI :10.3969∕j.issn.1001-7003.2024.04.008收稿日期:20230710;修回日期:20240308基金项目:国家自然科学基金项目(52303039)作者简介:彭亚倩(1999),女,硕士研究生,研究方向为生物基纺织高分子材料㊂通信作者:侯秀良,教授,houxl @ ㊂㊀㊀纤维素是地球上最丰富的天然高分子,而纤维素纳米晶(CNCs )是通过去除纤维素中无定形区而保留结晶区获得的㊂CNCs 具有高长径比㊁高比表面积及优异的力学性能,常用于增强淀粉[1]㊁聚乳酸[2]等材料㊂同时,作为一种典型具有手性的生物衍生纳米棒,可以自发地形成左旋胆甾体,表现出强双折射现象,产生多彩的结构色[3],常用于光子通信的引导单元或防伪响应传感器[4]㊂但是,由于CNCs 具有高表面电荷密度和高分散的特性[5],从而难以通过湿法纺丝形成纤维㊂壳聚糖(CS )是自然界唯一含游离氨基碱性阳离子高分子,是自然界仅次于纤维素的第二大天然有机资源[6]㊂其大分子链上分布着很多羟基㊁氨基和N-乙酰氨基,形成各种氢键,结晶度高达30%~35%㊂壳聚糖纤维具有生物相容性好㊁可降解㊁天然抑菌吸湿快干㊁快速止血等独特性能[7],常被用于医用缝合线㊁敷料等方面,但是,湿法纺丝的CS 纤维普遍强力低,限制了它在生活中的实际应用㊂一些研究者将CNCs 作为增强基与生物基功能材料复合,以扩大CNCs 的应用领域㊂Pires 等[10]研究了带有阴离子硫酸盐半酯基团的CNCs 通过与带正电荷的壳聚糖相互作用,可增强壳聚糖食品包装膜的韧性;Mclee [11]用CNCs 增强甲基纤维素制备,可用于生物支架的水凝胶网络;Gao 等[12]表明采用湿法纺丝方法制备的氧化CNCs 与CS 复合纤维的取向度提高㊂这些研究主要是利用CNC 较好的力学性能,但通过复合利用CNC 组装产生结构色制备功能纤维的研究很少㊂本文将均匀分散的剑麻CNCs 与CS 复合,通过同轴纺丝制备皮芯复合纤维,二者协同作用可促进CNCs 纺丝成形,又能提高壳聚糖纤维的力学性能,赋予复合纤维独特的光学特征㊂本文采用湿法纺丝方法制备壳聚糖∕纤维素纳米晶(CS∕CNC )复合纤维,比较共混㊁同轴两种不同纺丝方式所制备的CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的形态结构及性能㊂1㊀实㊀验1.1㊀材㊀料采用预碱化㊁乙酰化和酸水解方法从天然植物剑麻纤维(UG 级,产自非洲坦桑尼亚,密度为1.5g∕cm 3,直径约为0.5mm )中提取剑麻CNCs ,所得CNCs 平均长度为167.2nm ,直径为6.3nm ㊂壳聚糖(脱乙酰度ȡ95%,黏度为1250mPa ㊃s )(潍坊海之源生物制品有限公司)㊂乙酸㊁乙醇和氢氧化钠均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司)㊂1.2㊀仪器与设备JEM-1400plus 型透射电镜(日本电子株式会社),HAAKECaBER 1型拉伸流变仪㊁Nicolet is 10型傅里叶变换红外光谱仪(美国赛默飞世尔科技公司),Sigma HD 场发射电子显微镜(德国卡尔蔡司股份有限公司),DM 2700P 型显微镜(德国徕卡公司),JASCO-1700型圆二色光谱仪(日本分光株式会26第61卷㊀第4期壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征社),Q500型热重分析仪(美国TA仪器公司),YG004型电子单纤维强力机(中国常州纺纤机电科技有限公司)㊂1.3㊀CS∕CNC复合纤维的制备1.3.1㊀壳聚糖纺丝液的制备将一定量的壳聚糖(CS)加入质量分数为2%的乙酸溶液中,在40ħ的水浴中充分搅拌24h后进行超声处理,使其分散均匀,形成一定质量分数(1.0%㊁1.5%㊁2.0%㊁2.5%㊁3.0%)的壳聚糖溶液,作为纺丝液备用㊂1.3.2㊀CS∕CNC皮芯纤维的制备将装有2.5%壳聚糖溶液的10mL注射器与同轴针头(针头内径0.50mm,针头外径1.26mm)外径相连,将装有不同质量分数的CNCs悬浮液(0%㊁1%㊁2%㊁3%㊁4%)的5mL 注射器与针头内径相连,并将两种注射器均放在注射泵上,以0.6~0.8mL∕min的流速注入凝固浴中获得CS∕CNC皮芯纤维㊂凝固浴是由5%氢氧化钠溶液与乙醇混合而成,其中氢氧化钠溶液与乙醇的质量比为6ʒ4㊂1.3.3㊀CS∕CNC共混纤维的制备将2%CNCs悬浮液与2.5%CS溶液混合搅拌2h后进行超声处理,再将CS∕CNC混合溶液加入注射器中,而后放置在微量注射泵上,以0.6~0.8mL∕min的流速注入相同凝固浴中获得CS∕CNC共混纤维㊂1.4㊀CS∕CNC复合纤维的测试与表征1.4.1㊀透射电镜测试采用JEM-1400plus型透射电镜测定悬浮液中CNCs的大小㊂将1%CNC分散体滴加入铜网中1min,然后取3%的磷钨酸水溶液,在铜网上加入相同的一滴,对样品进行负染色㊂在室温下干燥,并在120kV的加速电压下测试CNCs的尺寸㊂通过透射电镜图像分析CNCs样品的长度和直径㊂1.4.2㊀溶液流变性能测试使用HAAKE CaBER1型拉伸流变仪测试纺丝液在拉伸状态下的流变性能㊂取少量样品(<1mL)置于两个圆平盘之间,上板以设定好的应变速率迅速与下板分开,形成一不稳定流体细丝㊂激光测微尺监测逐渐变细的流体细丝中点直径随时间的变化㊂1.4.3㊀扫描电子显微镜测试使用Sigma HD场发射电子显微镜在5kV的加速电压下对样品进行电子扫描拍照,观察纤维截面形貌㊂在测试前,将样品的横截面固定在垂直测试台上,使用薄金涂层对样品进行喷涂而后观察㊂同时,采用扫描电子显微镜对样品进行能谱分析(EDS)表征㊂测试条件为:选择20kV电压,电流为10μA㊂1.4.4㊀化学结构测试使用Nicolet is10型傅里叶变换红外光谱仪对样品官能团分析㊂测试扫描波数为4000~500cm-1,分辨率大于0.5cm-1,扫描次数为16次㊂1.4.5㊀偏振光学显微镜使用DM2700P型显微镜在反射模式下,将纤维置于相互垂直的偏振片下,对比观察纤维颜色及双折射率的不同㊂1.4.6㊀圆二色光谱使用JASCO-1700型圆二色光谱仪对放置在石英比色杯中的纤维进行测试㊂1.4.7㊀热失重分析表征使用Q500型热重分析仪测试纤维的热稳定性㊂在氮气环境中,温度从25ħ升到800ħ,升温速率为10ħ∕min㊂1.4.8㊀拉伸机械性能使用YG004型电子单纤维强力机对纤维力学性能进行测试㊂在25ħ和60%相对湿度条件下,对样品进行应力应变测试,试样长度为20mm,拉伸速度为10mm∕min,每个样品至少测15次㊂1.4.9㊀溶胀性能测试将纤维在25ħ室温下浸入预定量的去离子水中并放置不同时间(0.5~10min)使其完全溶胀,从去离子水中拿出纤维,擦去纤维表面残留的水分,称重,获得溶胀后纤维的质量㊂溶胀性能用溶胀比R表示,计算公式如下:R=W d-W oW o(1)式中:R为溶胀比,W d是纤维溶胀后的质量,g;W o是纤维干燥后的质量,g㊂每个样品至少测3次并取平均值㊂2㊀结果与分析2.1㊀壳聚糖溶液㊁CNC溶液及其共混溶液的拉伸流变性能比较㊀㊀剑麻CNCs的TEM图及粒径长度分布如图1所示㊂由图1发现,剑麻CNC形状为棒状,平均长度为167.2ʃ25.67nm,是其直径的27倍,与文献[15]报道的剑麻CNCs尺寸基本一致㊂图2为不同质量分数㊁不同温度的CS溶液㊁CNCs悬浮液及CS∕CNC混合纺丝液的拉伸流变性能比较㊂由图2(a)可以看出,在40ħ条件下,随着壳聚糖溶液质量分数增加,流体细丝的断裂时间越长,黏度越大㊂这是由于溶液中大分子之间的作用力增大,缠点的数量增加,导致黏度增加㊂因此,本实验选择2.5%CS溶液进行纺丝,因为壳聚糖浓度过小,黏度低,纤维难以成丝;壳聚糖质量分数过高,黏度大,流动性能差,无法纺丝㊂由图2(b)看出,在60ħ时,CS溶液流体断裂时间较长,黏度大,适合纺丝㊂而图2(c)表明,在温度为40ħ下,CNCs悬浮液断裂时间仅为0.44s,远小于CS溶液流体的2.52s,表明CNCs悬浮液黏度太小㊂在同轴纺丝中,需要借助较高黏度的外层溶液包住芯层溶液,形成皮芯结构[12]㊂CS∕CNC共混纺丝液比CS溶液的黏度差,因为壳聚糖大分子36Vol.61㊀No.4Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibers链上分布着羟基和氨基,易与CNC 分子链上的羟基发生相互作用,导致纺丝液延展性变差[16]㊂图1㊀剑麻CNCs 形貌尺寸Fig.1㊀Morphology and size of sisalCNCs图2㊀不同质量分数㊁不同温度的CS 溶液㊁CNCs 悬浮液和CS∕CNC 混合纺丝液的拉伸流变性能比较Fig.2㊀Comparison of tensile rheological properties of CS spinningsolutions at different concentrations and temperatures ,CNCssuspension and CS∕CNC blended solutions2.2㊀同轴纺丝中剑麻CNCs 溶液质量分数对CS ∕CNC 皮芯纤维拉伸性能影响㊀㊀图3为不同质量分数剑麻CNCs 的CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线,表1为拉伸力学性能指标㊂由图3可以看出,在CS 溶液质量分数为2.5%时,随着剑麻CNCs 质量分数增加到4.0%,断裂强度和断裂伸长降低,但初始模量增加㊂断裂强度由0.76cN ∕dtex 降低为0.53cN ∕dtex ,断裂伸长率由16.25%减小到2.65%,初始模量由399.90cN∕dtex 提高到715.55cN∕dtex ㊂在纺织加工中,断裂功越大的纤维,拉伸回弹性好,手感柔软,织物耐用性好,同时较高CNCs 质量分数会导致纤维脆性迅速增加[17]㊂为尽量保留壳聚糖复合纤维有较高的伸长率,也要具有较高的初始模量和断裂功,因此,本文选择2%质量分数的剑麻CNCs 进行后续湿法纺丝㊂图3㊀不同质量分数的剑麻CNCs 溶液的CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线Fig.3㊀Strength-elongation curves of CS∕CNC sheath-core compositefibers with different concentrations of sisal CNCs solution46第61卷㊀第4期壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征表1㊀不同质量分数剑麻CNCs 溶液对CS∕CNC 皮芯纤维的拉伸力学性能影响Tab.1㊀Effect of different concentrations of sisal CNCs solution on the tensile mechanical properties of CS∕CNC sheath-core composite fibers㊀㊀注:当CNC 溶液质量分数为0%时的CS∕CNC 皮芯纤维为CS 中空纤维㊂2.3㊀CS∕CNC 皮芯纤维与CS∕CNC 共混纤维结构比较2.3.1㊀形态结构图4为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的截面形态㊂由图4可以看出,三者表面形态有明显差异,CS 纤维截面均匀,CS∕CNC 共混纤维截面CNCs 组装混乱㊁扭曲,CS∕CNC 皮芯纤维的斜切截面有明显的皮芯结构,且CNCs 在芯层组装成层状结构㊂同轴纺丝过程中,外层的壳聚糖溶液在凝固浴中快速形成水凝胶,可保护芯层的CNCs 悬浮液,形成稳定㊁连续的CNCs 流体,在缓慢干燥中形成手性向列相层状结构[18](图4(c ))㊂图4㊀CS 纤维,CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维横截面的SEM 图像及其局部放大Fig.4㊀SEM images of the cross section and its partial magnification of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers andCS∕CNC sheath-core composite fibers图5为CS∕CNC 皮芯纤维中N ,S ,Na 元素分布EDS 图像㊂由图5可以看出,壳聚糖的N 元素主要在外层,CNC 的S 元素主要在芯层,并不断向外扩散,Na 元素在纤维的皮层和芯层都有㊂这主要是由于硫酸酸解后的纤维素表面的羟基被磺酸酯随机取代,形成带负电荷CNC [13],在纺丝过程中,芯层中带负电的CNC 吸引凝固浴中的Na +离子进入纤维芯层,形成离子键,凝固浴NaOH 进入壳层壳聚糖纺丝液,让纤维逐渐固化成型㊂2.3.2㊀红外光谱分析图6为CNC ㊁CS 纤维㊁CS∕CNC 复合纤维的FT-IR 光谱图㊂由图6可以看到,CS∕CNC 复合纤维与CS 纤维的FT-IR 光谱相似㊂在CS∕CNC 复合纤维中检测出壳聚糖的主要特征吸收带,1650cm -1的酰胺I 基团中C O 为伸缩振动峰,1589cm -1的酰胺II 基团中的N H 为拉伸频率峰[19],1377cm -1处 CH 2为弯曲振动峰[20]㊂图5㊀CS∕CNC 皮芯纤维横截面EDS 图像及N ㊁S ㊁Na 元素在纤维横截面中的分布Fig.5㊀EDS images of the cross section of CS∕CNC sheath-corecomposite fibers ,and the distribution of elemental N ,elemental S ,and elemental Na in the fibers cross-section图6㊀CNC ㊁CS ㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的FT-IR 光谱图Fig.6㊀FTIR spectra of CNC ,CS ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers56Vol.61㊀No.4Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibersCS 纤维和CS∕CNC 复合纤维主要差别在3650~200cm -1的特征吸收峰,主要是CNC 分子链中O H 和CS 分子链中O ─H 和N ─H 的伸缩振动影响[1],该谱带受氢键作用影响较大㊂由CS 纤维的3290cm -1分别移动到3410cm -1和3440cm -1,峰值的变化可能是由于CNC 与CS 间形成新的氢键和离子键[21],便于形成网络结构㊂2.4㊀CS∕CNC 皮芯纤维与CS∕CNC 共混纤维性能比较2.4.1㊀光学性能图7为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维在普通光学显微镜和偏光显微镜下的颜色及形态结构㊂由图7可以发现,CS∕CNC 共混纤维表面粗糙且粗细不匀,CS ∕CNC 皮芯纤维表面光滑且截面扁平均匀㊂这主要是因为CS ∕CNC 共混纺丝液会产生团聚现象,使得纤维表面粗糙不匀;而在CS ∕CNC 皮芯纤维纺丝中,外层和芯层的流变性能不一样,导致干燥速度不同使得具有扁平的截面和光滑的表面㊂图7㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的普通光学显微镜图像和POM 图像Fig.7㊀General optical microscope images and POM imagesof CS fibers ,CS∕CNC blended fibers and CS∕CNCsheath-core composite fibers㊀㊀图8为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的CD 光谱㊂由图8可以看出,CS 纤维和CS∕CNC 共混纤维没有峰值,而CS∕CNC 皮芯纤维在388nm 和608nm 处显示两个明显的正峰,表现出强烈的正科顿效应信号[22],验证了CS∕CNC 皮芯纤维具有左手螺旋向列相结构㊂由于CNCs 的液晶性质,具有双折射性能,使得CNCs 在偏光显微镜下有光亮㊂在偏振光学显微镜(POM )下观察发现,CS 纤维只有中间小部分发光(图7(b ));CS∕CNC 共混纤维整根纤维均发光,但没有明显规律(图7(d ));而在CS∕CNC 皮芯纤维中整根纤维均呈现均匀明亮的颜色(图7(f )),表明芯层的CNCs 胆甾体排列均匀㊂通过POM 图,进一步证实了在CS∕CNC 皮芯纤维中胆甾体结构在纤维芯中得到了良好的维持,并具有明亮有序的虹彩色光㊂图8㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的CD 光谱Fig.8㊀CD spectra of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers2.4.2㊀热学性能图9为CS ㊁CS∕CNC 复合纤维的热重曲线和热重损失速率曲线㊂由图9可见,CS∕CNC 复合纤维的质量损失趋势与CS 纤维相似,主要呈现三个阶段:第一阶段出现在50~150ħ,其原因可归因于水分子的蒸发,如直接和间接吸附水;第二阶段在150~280ħ下降,与CNCs 分解和壳聚糖链解聚时糖环的脱水有关,此时CS∕CNC 皮芯纤维质量损失较小,其热稳定性要优于CS∕CNC 共混纤维;由于壳聚糖骨架的热分裂会引起降解[10],─CH 2OH 降解始于290ħ,验证了第三阶段质量损失,并且在400ħ下是永久性的㊂通过图9(b )发现,CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维最大失重速率对应的温度分别对应298.5㊁292ħ和298ħ,表明CS∕CNC 复合纤维的热稳定性与CS 纤维更相似㊂66第61卷㊀第4期壳聚糖∕纤维素纳米晶复合纤维的制备与表征图9㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的热重和质量损失速率曲线Fig.9㊀TG and DTG curves of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers2.4.3㊀拉伸机械性能图10为CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维和CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线,表2为拉伸力学性能指标㊂由图10可以发现,CS∕CNC 皮芯纤维的力学性能优于CS∕CNC 共混纤维㊂主要因为CNC 高长径比和高比表面积的优点使其具有较大的刚性[5],并且在皮芯纤维中CNCs 在CS 芯层分布较均匀,在皮芯交接处CS 与CNC 分子之间存在氢键和离子键,使网络结构较完整[23],力学性能较好,初始模量为489.40cN∕dtex ,断裂伸长率为9.65%,断裂强度为0.647cN∕dtex㊂图10㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维的强力伸长曲线Fig.10㊀Strength-elongation curves of CS fibers ,CS∕CNC blendedfibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers表2㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维的拉伸力学性能指标Tab.2㊀Tensile mechanical properties of CS fibers ,CS∕CNC blended fibers ,and CS∕CNC sheath-core composite fibers2.4.4㊀溶胀性能由图11可以看出,CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维及CS∕CNC 皮芯纤维的溶胀比都是随时间增加,有先增加后趋于稳定的趋势㊂当浸泡10min 后,CS 纤维的溶胀率为3.42,CS∕CNC 共混纤维为1.68,CS∕CNC 皮芯纤维为1.88㊂还可以发现,CNCs 的存在可以有效降低CS∕CNC 复合纤维的溶胀性能,主要因为CNCs 结晶度高㊂由图6的红外光谱可知,在复合纤维中CS 和CNC 之间的氢键和离子键形成了网络结构[24],阻碍了水分子渗透,有效地提高了CS∕CNC 复合纤维的耐水性㊂图11㊀CS 纤维㊁CS∕CNC 共混纤维㊁CS∕CNC 皮芯纤维在水中浸泡不同时间的溶胀比Fig.11㊀Swelling ratio of CS fibers ,CS∕CNC blended fibersand CS∕CNC sheath-core composite fibers immersedin water for different times76Vol.61㊀No.4Preparation and characterization of chitosan∕cellulose nanocrystal composite fibers 3㊀结㊀论本文采用湿法纺丝方法制备壳聚糖∕纤维素纳米晶(CS∕CNC)复合纤维,探讨了不同质量分数CS溶液和CNCs溶液对纺丝的影响,并比较了共混和同轴两种不同纺丝方法所制备的CS∕CNC共混纤维和CS∕CNC皮芯纤维在结构㊁光学性能和力学性能等方面特征,得出以下结论:1)采用湿法纺丝方法,CS㊁CNCs溶液质量分数分别选择2.5%㊁2.0%,可制备出性能较好的CS∕CNC复合纤维;2)同轴纺丝方法制备的CS∕CNC复合纤维具有皮芯结构,在皮芯交接处CS与CNC分子间存在氢键和离子键,形成了网络结构;3)与共混纺丝方法相比,同轴纺丝方法制备的CS∕CNC皮芯纤维热稳定性和耐水性更好,力学性能较好,初始模量为489.40cN∕dtex,断裂伸长率为9.65%;4)在CS∕CNC皮芯纤维的芯层,CNCs可发生组装,在偏振光下呈现明亮有序的虹彩色,适用于防伪服装面料㊂‘丝绸“官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]YUSOF Y M,SHUKUR M F,ILLIAS H A,et al.Conductivity andelectrical properties of corn starch-chitosan blend biopolymer electrolyte incorporated with ammonium iodide[J].Physica Scripta, 2014,89(3):1-10.[2]PANDEY J K,LEE C S,AHN S H.Preparation and properties ofbio-nanoreinforced composites from biodegradable polymermatrix and cellulose whiskers[J].Journal of Applied Polymer Science,2010, 115(4):2493-2501.[3]LIU Y J,WU P Y.Bioinspired hierarchical liquid-metacrystal fibersfor chiral optics and advanced textiles[J].Advanced Functional Materials,2020,30(27):2002193.[4]SHANG L R,ZHANG W X,XU 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regions in cellulose to retain the crystalline regions.The high aspect ratioand high specific surface area of CNCs give them excellent mechanical properties.Meanwhile as a typical bio-derivednanorod with chirality they exhibit strong birefringence phenomenon and produce colorful and unique structural colors sothey are commonly used in anti-counterfeiting responsive sensors and so on.Chitosan CS is the only alkaline cationicmacromolecule containing free amino groups in nature.Chitosan fibers are commonly used in the medical field because oftheir unique properties such as good biocompatibility degradability and rapid hemostasis.However due to the highsurface charge density and high dispersion of CNCs fibers are difficult to form by wet spinning and the generally lowstrength of CS fibers limits their practical application in life.Therefore the two can be synergized to promote the spinningand forming of CNCs in CS as an effective way to prepare functional fibers.Currently some researchers have also usedCNCs as reinforcement base to compound with bio-based functional materials in order to expand the application areas ofCNCs but little research has been done on the characteristics of CNC assembly in composite fibers that would result instructural coloration.On this basis this paper innovatively prepares chitosan∕cellulose nanocrystalline CS∕CNCcomposite fibers by wet spinning method and compares the mechanical properties and unique optical characteristics of theCS∕CNC blended fibers and CS∕CNC sheath-core composite fibers prepared by different blending and coaxial spinningmethods.In this paper the effects of different concentrations and temperatures on the tensile rheological properties of CS solutions were firstly investigated and it was found that2.5%CS solution was suitable for spinning at60ħ.Secondlydifferent concentrations of sisal CNCs were used to prepare CS∕CNC sheath-core composite fibers to analyze the effect ofCNCs concentration on the mechanical properties of the fibers and the results showed that the mechanical properties of thefibers prepared with2.0%concentration of CNCs were the most suitable.Therefore 2.5%CS solution with2.0%concentration of CNCs was selected for the preparation of subsequent wet spinning.To compare the structure and properties of composite fibers prepared by different spinning methods the structure of CS∕CNC composite fibers was analyzed by infrared spectroscopy.The comparison results showed that the FT-IR spectra ofCS∕CNC composite fibers were similar to those of CS fibers with the main peak changes occurring in the characteristicabsorption peaks between3650-3200cm-1.Due to the formation of new hydrogen and ionic bonds between CNC andCS it is easy to form a network structure.Scanning electron microscopy was used to characterize the morphologicalstructure of the fibers.The results showed that the cross-sectional CNCs of the CS∕CNC blended fibers were assembledchaotically and twisted whereas the diagonal cross-section of the CS∕CNC sheath-core composite fibers had a distinct skin-core structure and the CNCs were assembled in the core layer into a lamellar structure.To further investigate the lamellarstructure of the core layer assembled with CNCs polarized light microscopy and circular dichroism spectroscopy tests wereperformed and the CS∕CNC sheath-core composite fibers showed two distinct positive peaks at388nm and608nm.Itconfirms that the core layer of CS∕CNC sheath-core composite fibers has a left-handed helical nematic phase structure withuniform and orderly arrangement and the fiber as a whole shows bright and orderly iridescent colors.The tensilemechanical properties of the fibers were tested and the results showed that the mechanical properties of the CS∕CNC sheath-core composite fibers were superior to those of the CS∕CNC blended fibers with an initial modulus of489.40cN∕dtex anelongation at break of9.65%and a breaking strength of0.647cN∕dtex.The analysis by heat loss analysis and swellingproperty test showed that the thermal stability of CS∕CNC composite fibers was more similar to that of CS fibers and thenetwork structure formed in the composite fibers could effectively impede the penetration of water molecules and improvethe water resistance of CS∕CNC composite fibers.The above results indicate that the CS∕CNC sheath-core composite fibers prepared by the coaxial spinning method not only improve the mechanical properties of the fibers but also have the unique optical characteristics showing bright andorderly iridescent colors under polarized light.They are expected to be used for anti-counterfeiting clothing fabrics so as tofurther expand the application scope of CNC.㊀㊀Key words cellulose nanocrystals chitosan wet spinning composite fibers coaxial spinning blended spinning 07。

浙江理工大学学报，2021，45(3): 309-315Journal of Zhejiang Sci-Tech UniversityDOI：10.3969/j.issn.l673-3851(n).2021. 03.003丝素蛋白/金纳米棒复合水凝胶的构建及其光热性能金小康，姚舒婷,邱方燄，王秉(浙江理工大学材料科学与工程学院，杭州310018)摘要：针对皮肤表面肿瘤手术切除时残留癌细胞导致肿瘤复发的医学难题，以天然高分子丝素蛋白为基体材 料，包覆光热试剂金纳米棒(AuN R)，制备复合水凝胶，对术后残余肿瘤癌细胞进行光热消融，以防止肿瘤复发。

采 用辣根过氧化物酶（H R P)对丝素蛋白分子链进行交联制备丝素蛋白水凝肢(S H),并用其负载A iiN R,得到具有光热 治疗作用的复合水凝肢;通过紫外吸收光谱(U V)和扫描电子显微镜(SE M)等对水凝胶材料形貌及各项性能进行表 征，并以3T3细胞为体外模型，对其生物相容性进行初步研究。

结果表明：合成的金纳米棒吸收峰值在800 n m左右，对波长为808 n m的近红外激光具有良好的适配性;S H与A u N R@SH水凝胶均呈现多孔蜂窝状的形貌结构，并 呈现出了良好的光热性能、力学性能和可降解性能;在体外细胞相容性实验中，A u N R@SH水凝胶展现出了良好的 细胞相容性，具有作为光热试剂应用的潜力。

关键词：丝素蛋白；金纳米棒；光热性能;水凝胶；细胞相容性中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1673-3851 (2021) 05-0309-07Construction and photothermal properties of compositehydrogel based on silk fibroin and gold nanorodJ IN Xiaokang，YAO Shuting，Q IU F a n g y i，WANG Bing(School of Materials Science and Engineering,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018, China)Abstract：To solve the medical problem of the recurrence of tumors caused by residual cancer cells during surgical removal of tumors on the skin surface,natural polymer silk fibroin was used as the matrix material and coated with the photothermal agent gold nanorod (AuNR)to prepare composite hydrogel and conduct photothermal ablation on the residual cancer cells after the surgery to prevent the recurrence of tumor.Horse radish peroxidase (HRP)was used to cross-link the silk fibroin molecular chain to produce silk fibroin hydrogel(S H)to load AuNR and obtain composite hydrogel with a photothermal effect. Moreover,the morphologies and properties of the hydrogel were characterized by U V absorption spectrum (U V)and scanning electron microscopy (SEM), etc.Its biocompatibility was preliminarily studied,with 3T3 cells as the in vitro model.The results indicated that the synthesized gold nanorod had an absorption peak at about 800 nm,and good adaptability to near-infrared laser with a wavelength of 808 nm.Both SH hydrogel and AuNR@SH hydrogel showed a porous cellular morphology,and presented excellent photothermal,mechanical,degradable properties.AuN R@SH hydrogel exhibited good cytocompatibility and had the potential to be used as a photothermal agent.Keywords：silk fibroin；gold nanorod；photothermal properties；hydrogel；cytocompatibility收稿日期：2020—12—22 网络出版日期：2021 —02—03基金项目：国家自然科学基金项目（51603188);浙江省自然科学基金项目（LQ15E030004);浙江理工大学基本科研业务费项目（2020Q006) 作者简介:金小康（1997 —），男，湖北天门人，硕士研究生，主要从事生物医药材料方面的研究。

聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备及其对金属离子的吸附性能赵振杰;杨雪红;马坤;朱志华;奚桢浩;王杰【期刊名称】《华东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(50)1【摘要】以羧基化聚丙烯腈(CPAN)为原料,通过复合改性和接枝改性的方式,制备β-环糊精(β-CD)/CPAN-g-聚乙烯亚胺(PEI)复合纳米纤维膜,为体系引入亲水的β-CD和吸附性能优异的PEI。

通过红外光谱仪、X射线衍射仪、万能材料试验机、场发射扫描电镜等仪器对复合纳米纤维膜进行结构及性能表征,使用等离子体发射光谱仪、X射线光电子能谱仪探究复合纳米纤维膜对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附性能及吸附机理。

结果表明:改性得到的β-CD/CPAN-g-PEI复合纳米纤维膜具有优异的吸附性能,同时保留了纤维膜原有的力学性能,其对Cd^(2+)和Pb^(2+)的最大吸附量分别为176.67 mg/g和240.83 mg/g,吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,且循环使用5次后仍保持80%以上的吸附性能。

【总页数】10页(P36-45)【作者】赵振杰;杨雪红;马坤;朱志华;奚桢浩;王杰【作者单位】华东理工大学化工学院;中国石化上海石油化工股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ342.34【相关文献】1.AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜的制备及对金属离子的吸附性能2.磺胺化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附性能3.聚丙烯腈/醋酸纤维素/TiO2复合纳米纤维膜的制备及其光催化降解性能4.聚丙烯腈基Si/C/碳纳米管复合碳纳米纤维膜的制备及其储能性能5.嵌入纳米凹凸棒石的聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及吸附性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

柔性碳基纳米纤维膜的研究进展作者：刘伟红林怡雪宋立新熊杰来源：《丝绸》2020年第12期摘要：碳纳米纤维膜具有优良的导电性、热稳定性、低密度和抗化学腐蚀性能，在能源和环境等领域具有广泛的应用。

静电纺丝是一种简单而有效制备纳米纤维膜的技术，柔性碳纳米纤维膜受到越来越多的关注。

然而，静电纺碳纳米纤维膜往往是脆性的，限制了碳纳米纤维膜的应用。

文章综述了靜电纺丝柔性碳纳米纤维膜的研究进展，重点叙述了柔性碳纳米纤维膜的性能和柔性机理，归纳颗粒增韧、相变增韧和封端增韧三种柔性机理，为进一步研究和发展柔性碳纳米纤维膜提供参考依据。

此外，提高碳纳米纤维膜的柔性对于柔性器件和可穿戴纺织品的发展具有重要意义。

关键词：碳纳米纤维膜;柔性;掺杂;增韧机理;应用中图分类号： TS102.527.2;TQ342.74 文献标志码： A 文章编号： 10017003（2020）12000108引用页码： 121101 DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2020.12.001（篇序）Research progress of flexible carbon based nanofibers filmsLIU Weihong， LIN Yixue， SONG Lixin， XIONG Jie（College of Textile Science and Engineering（International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）Abstract： Carbon nanofiber membranes have excellent electrical conductivity， thermal stability， low density and chemical corrosion resistance， which are widely used in energy and environment fields. Electrospinning is a simple and effective technology for preparing nanofiber membranes. Flexible carbon nanofiber membranes have attracted more and more attention. However， electrospun carbon nanofiber membranes are often brittle， which limits the application of carbon nanofiber membranes. In this paper， the research progress of electrospun flexible carbon nanofiber membranes is reviewed， and the properties and flexible mechanism of flexible carbon nanofiber membranes are narrated. Besides， three flexible mechanisms， namely particle toughening， phase transformation toughening and end-capping toughening， are summarized to provide reference for further research and development of flexible carbon nanofiber membranes. In addition， improving the flexibility of carbon nanofiber membrane is of great significance to the development of flexible devices and wearable textiles.Key words： carbon nanofiber membrane; flexibility; doping; toughening mechanism; application碳纳米纤维[1]是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米碳材料，一般具有10～500 nm的直径，长度约0.5～100 μm，是介于碳纳米管和普通碳纤维之间的纤维碳材料。

多功能MOFs基复合材料研究进展冯爱玲;王彦妮;徐榕;林社宝;江鹏【摘要】金属-有机框架(MOFs)材料是通过金属离子与有机桥联配体自组装形成的配位聚合物,因其易于制备、结构多样及孔道表面可修饰等特点成为新一代的晶体多孔材料.而由于MOFs机械强度低且化学稳定性差,使其发展受到一定限制.构建MOFs基复合材料可以有效弥补这些缺陷,同时可引入新的性质和功能.与单一材料相比,MOFs基复合材料具有更大的比表面积和孔隙率、更高的催化效率和稳定性.介绍了近年来报道的各类MOFs基复合材料的主要制备方法;归纳了MOFs基复合材料的种类;综述了其在气体吸附、光学、催化、传感以及药物缓释等领域的应用;最后对MOFs基复合材料今后的发展进行了展望.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)011【总页数】10页(P11061-11070)【关键词】金属-有机框架;配位聚合物;多孔性;复合材料;稳定性【作者】冯爱玲;王彦妮;徐榕;林社宝;江鹏【作者单位】宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡 721016;宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡 721016;宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡 721016;宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡 721016;宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡 721016【正文语种】中文【中图分类】TB3330 引言金属-有机框架(metal-organic frameworks，MOFs)材料，又称多孔配位聚合物(porous coordination polymers，PCPs)，是新一代晶体材料[1]。

该材料通常是由金属离子或金属簇和有机桥联配体通过氢键、配位键、静电等相互作用组装成的具有复杂网络结构的周期性固体材料。

其中，金属组分多为二价的过渡金属离子，如Cu2+、Zn2+、Pt2+、Ni2+、Co2+和Pd2+等，常用的有机桥联配体有NO2、CS2H 、CO2H、SO3H、PO3H等。