東華大學開發出柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維膜

2020-11-23 紡織導報

東華大學開發出柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維膜

發表時間：2019/10/22

金屬氧化物陶瓷支撐著電子和能源等多種現代技術的發展。然而，金屬氧化物陶瓷通常又硬又脆，彎曲時容易破裂或折斷。這種機械響應限制了其在可穿戴電子紡織品等新興領域中的應用。近日，東華大學俞建勇院士及丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊開發出了柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維膜。該研究以「Polymer Template Synthesis of Flexible BaTiO3 Crystal Nanofibers」為題發表於《Advanced Functional Materials》上。

團隊開發了一種基於溶膠-凝膠靜電紡絲和低溫結晶的工藝技術，可製備出具有聚合物般輕質特性和絲綢般柔軟度的鈦酸鋇納米纖維晶體材料，並探索了鈦酸鋇晶粒尺寸和晶界形貌影響納米纖維柔性形變的機理。值得一提的是，與傳統的固相燒結法製備晶體鈦酸鋇需要在大於1200℃下煅燒至少12h的條件相比，此項工作中所使用的煅燒溫度為850℃、煅燒時間為2h，較大的降低了能耗和時間成本。所開發的柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維晶體膜可有效降低應力集中以降低大變形時的破裂風險，由此設計出壓電傳感器，在彎曲變形時依然具有較高的靈敏度。


柔性鈦酸鋇納米纖維膜製備工藝示意圖


柔性鈦酸鋇納米纖維膜的材料特性


柔性鈦酸鋇納米纖維膜的壓電性能測試


所報導的無機納米纖維製造技術對設計柔性多元金屬氧化物陶瓷材料具有重要意義。除了圍繞柔性鈦酸鋇的結構設計之外，應用此技術還能夠設計出一系列介於通常被視為軟和硬界限之間的多元陶瓷材料，比如團隊近期開發了快離子導體鋰鑭鋯氧（LLZO）和鋰鑭鈦氧（LLTO）納米纖維材料。

文章連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201907919

相關焦點

  • 在柔性陶瓷納米纖維加工領域的最新研究成果
    近日，東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊在多元金屬氧化物陶瓷納米纖維加工領域取得重要進展，開發出了柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維膜，相關成果以「聚合物模板法合成柔性BaTiO3晶體納米纖維」（
  • AFM:「何意百鍊鋼,化為繞指柔」——柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維
    金屬氧化物陶瓷支撐著電子和能源等多種現代技術。然而，這些材料通常又硬又脆，彎曲時容易破裂或折斷。此種機械響應限制了這類材料在可穿戴電子紡織品等新興領域中的應用。近日，東華大學俞建勇院士及丁彬研究員帶領的納米纖維研究團隊開發出了柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維膜。
  • 東華大學研發成功新型無機納米纖維彈性材料—新聞—科學網
  • 東華大學研發出高導電、高彈性TiO2納米纖維氣凝膠
    此外，這些納米材料很難回收利用，一旦釋放到環境中，會對自然界的動植物產生生物毒性。因此，開發使用安全係數高、易回收的自支撐TiO2材料是一項極具挑戰性的工作。近日，東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士、丁彬教授、劉一濤教授報導了一種全新的TiO2本體形式——超輕、高彈TiO2納米纖維氣凝膠。
  • 東華大學《德國應化》:研發出高導電、高彈性TiO2納米纖維氣凝膠
    此外，這些納米材料很難回收利用，一旦釋放到環境中，會對自然界的動植物產生生物毒性。因此，開發使用安全係數高、易回收的自支撐TiO2材料是一項極具挑戰性的工作。他們以柔性TiO2納米纖維為構築基元，以少量SiO2溶膠為化學交聯劑，利用冷凍成型的方法，實現了TiO2納米纖維的定向組裝，製備出具有有序胞腔結構的TiO2納米纖維氣凝膠。該納米纖維氣凝膠在高達40%的應變下可反覆壓縮未見明顯的塑性形變，表現出優異的動態力學性能。
  • 東華大學《德國應化》 :研發出高導電、高彈性TiO2納米纖維氣凝膠
    此外，這些納米材料很難回收利用，一旦釋放到環境中，會對自然界的動植物產生生物毒性。因此，開發使用安全係數高、易回收的自支撐TiO2材料是一項極具挑戰性的工作。 近日，東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士、丁彬教授、劉一濤教授報導了一種全新的TiO2本體形式——超輕、高彈TiO2納米纖維氣凝膠。
  • 南方科大研發基於納米陶瓷纖維的耐高溫柔性壓力傳感器
    為了解決上述問題，最近，南方科技大學材料系郭傳飛團隊和物理系趙悅團隊合作在知名期刊《Advanced Science》上發表了題為「A Highly Sensitive, Reliable,and High-Temperature-Resistant Flexible Pressure Sensor Based on CeramicNanofibers」的通訊論文，報導了一種基於陶瓷納米纖維的柔性壓力傳感器
  • 東華大學丁彬教授Nature子刊：多功能、柔性2D碳膜
    成果簡介近日，東華大學丁彬教授團隊以「Multi-functional flexible 2D carbon nanostructured networks」為題，在Nature Communications
  • 鈦酸鋇為什麼被稱為電子陶瓷產業的支柱?
    鈦酸鋇是一種典型鈣鈦礦型結構晶體，具有高介電常數、低介電損耗、較大的電阻率，高耐壓強度和優異的絕緣性能等特性，廣泛應用於多層陶瓷電容器（MLCC）、熱敏電阻器（PTCR）、電光器件和動態隨機存儲器（FRAM）等方面，是電子功能陶瓷器件的基礎原料，因此被廣大學者和生產廠家稱為電子陶瓷產業的支柱
  • 西安交大採用軋膜工藝製備出高質量的鈦酸鋇基薄層化陶瓷
    科技日報記者 史俊斌 記者7日從西安交通大學獲悉，該校電信學部電子學院魏曉勇教授團隊無鉛弛豫鐵電陶瓷組分設計中，提出了「極化失配」理論，採用軋膜工藝製備了高質量的BT-BMT薄層化陶瓷，展現出重要的工程應用價值。
  • 面料課堂 | 這款新研發的納米纖維氣凝膠超強、超彈性、耐高溫!你...
    雖然已有研究利用柔性一維纖維、陶瓷海綿等解決陶瓷氣凝膠的機械性能，但是這些氣凝膠在外力作用下或長時間暴露於高溫下會發生嚴重的強度退化和結構崩潰，可能會引發災難性事件。
  • 東華大學俞建勇院士、丁彬教授團隊在二維網狀納米纖維空氣過濾...
    東華大學俞建勇院士、丁彬教授團隊在二維網狀納米纖維空氣過濾材料研究領域取得新進展北極星大氣網訊:當前，大氣中的霧霾汙染問題對人體健康、生態環境及全球經濟造成了嚴重危害，急需加強防護與治理。纖維類過濾材料因具有成本低、適用範圍廣、易於規模化製備等特點而被廣泛應用於空氣過濾領域。
  • 前沿 | 河北科技大學成功製備出高機電耦合係數的10nm鈦酸鋇納米顆粒!
    全解水產氫產氧是能夠解決能源短缺與環境危機的理想途徑之一，其難點在於高效、穩定、廉價的催化劑的開發。光催化或電催化是常見的全解水方法，但其析氧效率低影響了全解水的效能，而自然界中存在著潮汐能、振動能等各種機械能，利用壓電材料將機械能轉化為全解水的動力是壓電催化領域的研究熱點，然而目前已報導的壓電催化全解水產氫產氧效率都極其低，如何提高效率是一大挑戰。
  • 東華大學江莞教授團隊在碳納米管增強結構陶瓷領域取得進展
    近日，東華大學功能材料研究所江莞教授團隊與日本東北大學以及上海矽酸鹽研究所緊密合作，發現液相燒結在提升MWCNT對陶瓷基體增強效果中起到關鍵性作用。但是，與碳納米管極高的本徵強度相比，不論是單臂碳納米管還是多壁碳納米管（MWCNT）對基體材料的增強作用卻非常有限。對於MWCNT增強的復相陶瓷材料，碳管與基體之間缺乏化學鍵合難以實現高界面剪切強度（IFSS）是MWCNT對基體材料增強作用有限的主要原因之一。此外，MWCNT嵌套管壁間極低的抗剪強度（ISR）可導致最外壁破裂而大多數內壁完好無損，從而形成所謂的「劍-鞘」結構進一步弱化增強效果。
  • 納米晶鈦酸鋇陶瓷研製成功
    納米晶鈦酸鋇陶瓷研製成功 43次閱讀 作者：閆海生   來源：中國化工報
  • 東華大學王宏志團隊《ACS AMI》:基於穩定水凝膠電解質的柔性且可...
    近來，東華大學材料科學與工程學院王宏志教授課題組已在可穿戴熱電器件和固態鋰電池領域開展了相關工作，開發了基於碳納米管互穿二硫化鉬薄膜的高輸出電壓的熱電腕帶（Adv. Funct.柔性ZIBs通常採用不會漏液的半固態聚合物作為電解質，如聚環氧乙烷（PEO）、聚乙烯醇（PVA）等，但這些聚合物電解質機械強度低、離子電導率低，使得柔性ZIBs的發展受到了極大的限制。因此，開發具有穩定的高機械強度、高離子電導率的聚合物基電解質迫在眉睫。
  • 東華大學AM: 鋰金屬電池新進展
    在此，東華大學Jianhua Yan、Bin Ding合作，通過構建能夠動態適應循環過程中界面變化的「磚塊-砂漿」電解質，可以實現高性能的固態電解質。本文要點：（1）通過將粘彈性(600%應變)和壓電嵌段共聚物電解質（砂漿）填充到混合導體Li0.33La0.56TiO3-x納米纖維膜（磚塊）中，製造具有高機械應變(250%)的電解質膜；（2）在鍍鋰過程中，
  • 東華大學陳南梁/廈門大學劉向陽《AFM》：在柔性可拉伸超級電容器領域取得新進展
    近日，東華大學紡織學院產業用紡織品教育部工程研究中心陳南梁教授團隊與廈門大學劉向陽教授團隊合作在柔性可拉伸超級電容器領域取得重要進展，相關成果以針對這一問題，研究團隊選擇與頭髮絲相當直徑的不鏽鋼纖維為原料，通過經編的方法編織成具有二維網絡結構的不鏽鋼經編網（SSM）。這種網不但具有高的電導率而且還具有優秀的拉伸性和拉伸回復性。通過水熱法在不鏽鋼網表面生長出具有納米結構的金屬硫化物作為電極材料。基於SSM的可拉伸固態混合超級電容器被組裝製備，表現出優異的電化學性能、機械性能和穩定性。
  • 東華大學研發"最輕固體材料" 每立方釐米僅0.12毫克
    東方網1月1日消息：昨日，東華大學宣布該校納米纖維研究團隊研發出了密度僅為0.12毫克每立方釐米的「纖維氣凝膠」，成功刷新了「世界最輕材料」的紀錄。相關論文發表在最新一期的《自然·通訊》雜誌上。
  • 東華大學俞建勇院士和丁彬教授:二維網狀納米纖維材料製備新技術
    蜘蛛網結構基於此，東華大學俞建勇院士和丁彬教授團隊在2019年3月在《Nature》期刊上發表文章，報導了將高分子量、低濃度聚合物溶液直接噴射形成二維納米網絡結構材料的新技術，並將其命名為「靜電噴網」。