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基于光致变色纳米二氧化硅@萘并吡喃的湿法纺丝制备光驱动聚偏氟乙烯纤维
摘要： 通过干喷湿纺法成功制备了掺杂萘并吡喃功能化二氧化硅纳米颗粒（SiO2@NPT）的光响应性聚偏氟乙烯（PVDF）纤维。所引入的光致变色纳米材料SiO2@S1和SiO2@S2，是先将硅烷化的萘并吡喃衍生物S1和S2（2H-萘并[1,2-b]吡喃衍生物）通过共价后接枝法固定在粒径为15±3纳米的纳米级SiO2上制得。采用扫描电子显微镜结合能谱分析以及傅里叶变换红外光谱-衰减全反射（FTIR-ATR）技术对所得掺杂纤维PVDF@SiO2@S1和PVDF@SiO2@S2进行了形貌与化学表征。两种纤维的平均直径分别为133±8微米和98±7微米，且外表面呈多孔结构。通过观察聚合物基体中嵌入的致密团簇，证实了纤维内存在SiO2@NPT。此外，纤维的FTIR-ATR光谱显示PVDF基体由α和β晶相及非晶相组成。PVDF@SiO2@S1和PVDF@SiO2@S2纤维在紫外光和阳光照射下表现出光响应特性，具有快速的显色动力学和良好的光学对比度（ΔE*ab值分别为7.2和15.1），能在不到1分钟内分别从浅橙色和灰白色转变为更鲜艳的黄橙色和紫色。此外，它们初始褪色迅速，在30分钟内失去一半颜色（PVDF@SiO2@S1和PVDF@SiO2@S2纤维的半褪色时间t1/2分别为28分钟和20分钟），但残留颜色需要1小时和2小时才能恢复至初始无色状态（t3/4分别为95分钟和49分钟）。其中PVDF@SiO2@S2纤维展现出最佳的光致变色性能。
关键词： 光致变色、二氧化硅纳米粒子、聚偏氟乙烯纤维、萘并吡喃、湿法纺丝
更新于2025-09-23 15:21:21
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通过单纤维断裂试验评估皱褶石墨烯纤维的界面性能
摘要： 石墨烯纤维因其高导电性、优异抗拉强度和良好柔韧性，在超级电容器、染料敏化太阳能电池、驱动器、马达、可拉伸电路及功能复合材料中展现出广泛应用前景。其高强度特性使其成为复合材料理想的增强材料。然而作为纤维增强复合材料的关键要素，界面性能尚未见相关研究报道。本研究通过湿法纺丝与热退火工艺制备出高强度石墨烯纤维（最高达890.1 MPa），构建了石墨烯纤维增强单丝复合材料，并开发出新型简便的断裂测试法来定量评估石墨烯纤维界面性能。该石墨烯纤维界面剪切强度达60.6 MPa，在碳纳米管纱线及商用碳纤维复合材料中表现突出。优异的界面性能源于表面褶皱与沟槽结构，这些微观特征在石墨烯纤维与树脂间形成强物理互锁作用，有效促进应力传递。本研究为石墨烯纤维增强复合材料的发展奠定了基础。
关键词： 湿法纺丝、热退火、石墨烯纤维、复合材料、界面性能、断裂测试
更新于2025-09-19 17:13:59