一、纳米纤维技术的开发及应用(论文文献综述)
胡倩,吴艳杰,张威,高翼强[1](2022)在《功能性纳米纤维空气过滤材料的研究进展》文中指出相较于传统纤维空气过滤材料,纳米纤维空气过滤材料的纤维直径较细,比表面积高,在空气过滤材料领域得到广泛关注。与普通纳米纤维空气过滤材料相比,新型功能性纳米纤维的开发能够满足特定领域对空气过滤材料的要求。功能性纳米纤维空气过滤材料在保证纳米纤维空气过滤材料对空气中细微颗粒高效吸附性能的基础上,附加了其他特定功能。在总结功能性纳米纤维空气过滤材料研究现状的基础上,着重阐述了具有耐高温、抗菌、自清洁、生物可降解功能的纳米纤维空气过滤材料的制备策略及应用,以期为新型功能性纳米纤维空气过滤材料的开发及制备提供参考。
孟维成[2](2022)在《计算机数据挖掘技术的开发及其应用分析》文中进行了进一步梳理本文首先对大数据技术、大数据需求、数据挖掘技术相关概念简要叙述,然后从传统方法、常用算法、轴线型数据挖掘法、环形数据挖掘法、决策树数据挖掘法、可视化技术、数据联机处理、决策树与神经网络等方面阐述计算机数据挖掘技术开发技术。最后从市场、电信、金融、人事、档案、安全、教育、开发、科技等领域阐述计算机数据挖掘技术的应用方向。计算机数据挖掘技术极大地提高了人们的生活质量,满足了人们对物质和精神需求,推动了社会的进步和发展。
申莹[3](2021)在《聚酰亚胺微纳米纤维气凝胶过滤与分离材料的结构与性能研究》文中认为近年来,水污染和大气污染问题日益突出,严重威胁着广大民众的身心健康。为此,国家出台了更严格的政策限制废水/气的排放,排放标准也日益提高。目前,用于工业污水处理及控制炉窑烟气排放的传统过滤与分离材料,因其过滤精度低、能耗高等问题难以满足“高效低阻”的要求。基于此,科研人员开展了大量的研究工作,证实了静电纺纳米纤维材料在过滤与分离领域有着广阔的应用前景。然而,现有的纳米纤维材料因结构致密而难以平衡过滤效率与阻力间的关系。此外,其浸润性还需进一步优化以避免表面黏附污染物,提升分离通量。因此,研发新型高效低阻过滤与分离材料、解决其关键制备技术,并明确材料结构与性能间的关系,对我国工业及环保行业的绿色发展有着积极的促进作用。聚酰亚胺(PI)是一种具有较高热稳定性和耐腐蚀性的聚合物,以其为原料制备的PI纤维被广泛应用于高温烟气除尘等领域。针对高温烟气除尘和强腐蚀工业废水处理所面对的恶劣工况,本论文采用可溶型PI纤维(P84)为原料,通过静电纺丝与三维网络重构法并结合自组装表面修饰技术,构建了三维多级结构微/纳米纤维气凝胶过滤与分离材料。系统研究了该材料理/化结构与过滤分离性能间的作用机制。在此基础上,阐述了三维多级网络结构提升材料过滤与分离性能的机理。主要研究内容和结论如下:(1)采用静电纺丝技术制备了直径均匀且连续的PI纳米纤维。制备的PI纳米纤维膜具有较好的耐高温热稳定性,初始分解温度487.1 oC。同时,其水接触角为124.2o,呈现一定的疏水性。此外,将PI纳米纤维沉积在PI微米纤维针刺基材上,获得了PI纳米纤维膜复合滤料,并测试其过滤性能。结果显示,与基材相比,该复合滤料对1.0μm以下颗粒的过滤效率提升显着(约70.3%)。表明PI纳米纤维在过滤与分离领域有着较大的应用潜力。同时,测试结果也显示,制备的PI纳米纤维膜复合滤料存在过滤阻力较高(800.0 Pa)的问题,并且该复合滤料的PI纳米纤维膜易剥离、破损,降低了其使用寿命。(2)为进一步降低纳米纤维材料的过滤阻力,并提升其结构稳定性,本论文尝试将PI纳米纤维膜的二维层叠结构转变为三维结构。以PI纳米纤维为原料,采用三维网络重构法,并利用溶剂熏蒸加固技术,制备出具有“类蜂窝”状多级孔结构的PI纳米纤维气凝胶。制备的气凝胶具有超低密度(1.0 mg/cm3)和较高的孔隙率(99.93%),使其在过滤与分离领域具有较大的结构优势。同时,首次将熏蒸加固技术用于三维纳米纤维材料的结构增强,结合PI纳米纤维气凝胶独特的多级开孔结构,赋予气凝胶优异的回弹性及耐疲劳性。(3)PI纳米纤维气凝胶具备曲折孔道、高孔隙率和高比表面积,使其在油水分离过程中具有结构优势。基于此,在PI纳米纤维气凝胶的基础上,通过液相沉积的方法,进一步提升材料的表面浸润性,制备了能够高效分离油水混合乳液的多级结构气凝胶材料。通过在PI纳米纤维气凝胶表面沉积低表面能硅纳米线,能够增加材料表面粗糙度并提高其疏水性。同时,硅纳米线也赋予了气凝胶优异的耐疲劳性、吸油能力(可高达自重的159倍)、以及油下超疏水和抗粘水性。这些性能都为回收废油并实现材料的重复利用提供了可能。同时,仅在液体重力驱动作用下,该材料对各种油水混合乳液的水截留率最高可接近100%,同时保持较高的油通量(7.5×104-1.2×105L/m2/h),解决了传统乳液分离膜存在的低通量、高能耗的问题。(4)高比表面积和高孔隙率也为实现空气滤料的“高效低阻”提供了可能。基于此,通过三维重构法并结合真空抽滤技术,将PI纳米纤维气凝胶与PI针刺基材进行复合,同时引入硅纳米线,构建出了以微米纤维为骨架、纳米线-纳米纤维气凝胶为分离界面的三维多级结构气凝胶空气过滤材料。该结构解决了纳米纤维膜复合滤料层间易剥离的问题,同时也大幅提升了对PM0.3的过滤效率(92.68%),较PI纳米纤维膜复合滤料提升了38.7%,然而其过滤阻力仅为复合滤料的24.6%(196.8 Pa)。此外,经20个连续过滤循环后,该材料的过滤阻力未明显增加且仍然保持较高的过滤效率,表现出良好的过滤稳定性。结果表明,这种新型微纳米纤维复合结构在高精度过滤领域具有巨大的应用前景。综上所述,本论文针对传统过滤与分离材料阻力大、能耗高的问题,构筑了三维多级结构微/纳米纤维气凝胶过滤与分离材料。该材料制备工艺简单、普适性强、过滤精度高、通量大,同时具有较好的可重复使用性。为多功能超浸润界面的构筑以及新型高效低阻过滤与分离材料的开发奠定了一定的研究基础。
李密[4](2021)在《聚乳酸功能复合膜的设计、开发与在生鲜食品中的应用研究》文中认为包装可以有效保护生鲜食品免受多种环境因素(氧气、水分、光线等)的影响,显着延长货架期,对生鲜食品的运输、贮藏和销售具有重要意义。但是,传统包装在使用的过程中存在两个方面的问题:一是石油基塑料的广泛使用造成严重的环境污染;二是传统生鲜食品包装功能单一,无法满足目前消费者对生鲜食品的新鲜和安全需求。现有研究表明生物塑料和天然高分子聚合物不仅可自然降解,还可结合活性成分设计制造出功能复合膜。因此,本文以聚乳酸(PLA)为基础,通过纳米强化制备得到基础膜,再采用静电纺丝技术原位复合上活性层以制备三种功能复合膜(pH智能指示复合膜,抑菌功能可再生复合膜和迁移型抑菌复合膜);同时还将深度学习模型应用到迁移型抑菌复合膜的设计;并最终将功能复合膜用于生鲜农产品(鱼肉、黄瓜)的保鲜和贮藏,达到延长保质期、智能指示新鲜度的目的。本文主要包含六部分的研究内容:1、纳米粒子强化PLA膜的效果研究。本文以四种纳米材料配方分别对PLA膜进行强化,包括纳米氧化锌(Zn O)、纳米氧化镁(Mg O)、纳米纤维素(NCC)、纳米氧化锌和纳米氧化镁混合物(Mg O/Zn O),强化得到的PLA膜使用扫描电镜和红外光谱表征,发现纳米材料在PLA膜内分布均匀、且与聚合物之间无新的化学键形成。四种纳米材料对PLA膜的机械性能都具备改善作用,其中添加2%纳米Mg O的效果最为显着,使PLA/Mg O膜的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率分别增加了54%,48%和13%;都可降低氧气透过率,增加水蒸气的透过率,其中添加1%纳米Zn O的PLA/Zn O膜氧气透过率降低最多,与对照组相比降低了21%;在2%添加水平都可以显着降低PLA膜表面的亲水性(P<0.05)。另外,PLA/Zn O膜具有良好的紫外线吸收能力,且添加量为2%时效果最佳,最多能吸收超过90%的紫外线。综上所述,纳米材料能有效改善PLA膜的性能,根据不同要求,可选择对应的纳米材料制备强化PLA膜,为后续双层功能复合膜的进一步开发提供基础膜。2、pH智能指示复合膜的开发及应用研究。将花青素混合到玉米蛋白溶液中,采用静电纺丝技术在PLA/Zn O基础膜上原位复合,制备得到复合膜。扫描电镜观察发现复合膜表面的形态结构不会随花青素的添加而改变。复合膜在氨气模拟条件下,20min内有明显的颜色响应,可从膜本身酸性条件下的紫红色转变为氨气碱性条件下的褐色,其中40%花青素添加量复合膜总色差(△E)变化率最大,表明其颜色变化最容易被观察到;20%花青素复合膜的相对颜色变化(S)速率最大,表明其颜色变化最为灵敏;30 d的贮藏稳定性测试中,20%花青素的△E值最低,表明20%花青素复合膜的稳定性最好。将其应用于常温储存的生鲜鱼肉新鲜度监测,发现复合膜的变色时间都在第2 d,此时鱼肉中TVB-N含量及菌落总数已经接近或超过国家标准限值,且还是添加20%花青素的复合膜变色最为灵敏也最稳定。说明以花青素作为pH指示剂制成的复合膜可智能指示生鲜鱼肉的腐败进程。3、抑菌功能可再生的复合膜研究。采用静电纺丝技术在PLA/Mg O基础膜上原位复合一层聚乙烯醇(PVA)膜,再基于分子枝接原理,在光引发剂二苯甲酮四羧酸二酐(BD)分子存在下,将绿原酸(CA)分子固定于聚乙烯醇膜层表面,制备得到分子接枝复合膜。核磁共振波谱发现BD、CA以及BDCA都与PVA以化学键结合,而不是物理吸附。接枝处理能提高膜表面疏水性,PVA-BDCA复合膜接触角的提高率最大,达到44%;不管在光照还是黑暗条件下,该复合膜对大肠杆菌和单核细胞增生李斯特氏菌具有抑菌效果,且光照条件下的抑菌速率是黑暗条件下的2倍左右,菌落总数的对数值可下降3左右;而且自由基的生成量也最大,是两倍以上;使用后经紫外光照射,PVA-BDCA复合膜膜抑菌性能和自由基均能反复产生,直至循环5次后复合膜破裂。这也表明该复合膜抑菌功能的再生是借助紫外光循环产生自由基而实现的。4、深度学习在迁移型抑菌复合膜设计中的应用探索。本文搜集了99组迁移型活性膜的迁移相关数据,通过深度学习神经网络模型,建立迁移影响因素和初始添加量的关系,进而预测出抑菌活性成分最低浓度是0.1245%,模型的R2为0.7097。根据预测结果选择丁香酚作为抑菌物质,初始添加浓度选择0.2%、0.3%和0.4%,再采用静电纺丝技术将含有丁香酚的明胶溶液原位复合在PLA/Zn O基础膜表面,制备出迁移型抑菌复合膜。扫描电镜观察发现复合膜的明胶纳米纤维层形貌均匀、光滑,平均直径为157~293 nm。丁香酚的加入提高了明胶纳米纤维层的表面疏水性,其接触角增大了62%,但是对其热稳定性、阻隔性和机械性能没有影响。复合膜具有较好的抗氧化性,其抗氧化能力和自由基清除率具有良好的剂量效应关系,线性相关系数分别为0.9900和0.9975。复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有抑制效果,且抑制能力与丁香酚添加量具有正相关的剂量依赖性,其中添加0.4%丁香酚的复合膜抑菌效果最好,菌落总数分别降低了3个(大肠杆菌)和2.5个对数值(金黄色葡萄球菌)。这表明依据模型预测制备的迁移型复合膜具有显着的抑菌和抗氧化能力。5、迁移型抑菌复合膜在黄瓜保鲜中的应用研究。将上述迁移型抑菌复合膜用于黄瓜在4°C贮藏条件下的保鲜。结果表明,与未包装的黄瓜(CK)相比,用未添加丁香酚复合膜包装黄瓜(P0)、含有0.2%、0.3%和0.4%丁香酚抑菌复合膜包装黄瓜(分别用P1,P2和P3表示)的总量损失和其变化率均显着降低(P<0.05),总量损失在第15 d降低了33%左右。与CK和P0的相比,P1、P2和P3的总色差变化和其变化率均显着降低(P<0.05),在第15 d降低了20%左右。此外,P1、P2和P3的POD、SOD、CAT酶活性、脯氨酸含量显着高于CK和P0,且其各自的变化率也存在显着性差异(P<0.05),而总糖含量、MDA含量及其变化率则显着低于CK和P0,表明丁香酚可以刺激黄瓜自身氧化酶和脯氨酸的产生,延缓黄瓜的采后衰老。P1、P2和P3的菌落总数显着低于CK和P0,且其各自的变化率也存在显着性差异(P<0.05),表明该复合膜具有较好的抑菌效果。进一步分析的表明,P2的效果比P1和P3更好,将黄瓜的保存期限从15 d延长到了21 d。因此,添加0.3%丁香酚的抑菌复合膜可用于延长生鲜黄瓜的保存期,具有较好的应用潜力。
薛学鑫,刘哲鹏[5](2022)在《静电纺纤维神经组织工程支架:材料、功能及结构设计策略》文中指出背景:在临床神经修复手术中,自体神经移植供体组织有限,端到端手术重新连接不适合大间隙缺损的情况。因此神经组织工程为神经移植、修复提供了新的思路和方向。目的:总结归纳近年静电纺丝制备的神经组织工程支架的特点及其制造技术。方法:以"电纺支架;神经支架;神经组织工程"为中文检索词,以"electrospinning nerve scaffold;nerve scaffold;nerve tissueengineering"为英文检索词,检索CNKI(2015-2021年)及Pub Med(2015-2021年)、Web of Science(2015-2021年)数据库中关于静电纺丝神经组织工程支架的研究应用文献。结果与结论:通过模拟神经细胞外基质的成分、结构及特性,静电纺丝支架能够辅助神经细胞的黏附、增殖和分化,是神经组织工程领域的重要研究方向。静电纺丝支架采用对神经细胞有亲和力的基质材料,使其具备良好的生物相容性和机械性能。对纤维支架进行表面修饰和改性使其功能化或添加辅助神经细胞生长的物质,能够使支架具备特殊性能(导电性、亲水性等),增强生物相容性,改善机械性能,优化支架在体内的降解速度(使有效生长物质缓慢释放),以此促进神经细胞在支架上的黏附、增殖和分化。构建纳米级纤维地形和支架几何空间结构,可以促进神经细胞的黏附、分化,为神经细胞提供生长微环境,增强电纺支架的神经修复能力。静电纺丝神经组织工程支架为神经组织工程提供了重要的研究思路和方向。
胡汉斌[6](2021)在《多酸基纳米复合材料应用于锂离子电池》文中研究表明近年来,随着现代社会的飞速发展,环境污染和能源枯竭问题越发严重。其引发源头之一就是对能源的需求量逐渐增加。具有清洁可循环利用特点的锂离子电池(LIBs)由于其较高的能量和功率密度、安全性和长循环寿命等优势广泛应用于各领域之中。目前石墨材料由于具有首次库伦效率高、长期循环稳定性、无毒性和低成本的优势,成为商用的锂离子电池主要的负极材料来源之一。然而,石墨材料本身也具有明显缺点——较低的电化学比容量:其理论值只有372 m A h g-1。这一结果不能满足便携式电子和电动汽车等储能系统不断发展的能量和功率密度要求,这将极大地限制其未来的商业应用。为了提高目前锂离子电池的电化学比容量,对现有的负极材料和隔膜进行了大量的改进,并开发了许多有吸引力的新材料(金属氧化物、合金、聚合物隔膜改性)。但是这些新材料在测试中也被发现具有严重的缺点:体积变化巨大、导电性差和离子电导率低等,从而导致并不能展现出预期中的优异性能。多金属氧酸盐(POMs)是由高价过渡金属离子(V5+、Mo6+、W6+)形成的阴离子分子金属氧化物团簇,在形状和尺寸上表现出优异的多样性,在催化、能量转换和分子电子学等研究领域具有突出的通用性。最近,由于POMs其本身所具有的优势特点使其在锂离子电池领域受到了大量关注并进行了广泛研究。其特点可归结为如下几点:(1)POMs具有结构的较高稳定性和组成的多样可调性,作为金属氧化物能够提供具有多样结构的活性物质;(2)POMs本身具有多电子氧化还原特性,其中具有24电子氧化还原特点的Keggin型PMo12较为优异,能够提供较高理论比容量;(3)POMs由于本身为阴离子分子金属氧化物团簇的特性,具有较高的离子导电性,有助于提升锂离子的传输速率。然而,由于POMs本身的电子电导率低,比表面积小,在电解质中的溶解度高的缺点使其很少被单独用作锂离子电池的电极材料。因此,通过简单有效的策略在解决多酸缺点的同时能够得到高倍率性能和长循环的LIBs仍然具有一定的挑战性。本文通过限域、静电吸附、碳包覆以及共价锚定的策略合成了多种具有优异电化学性能的锂离子电池功能材料,对多酸基复合材料在锂离子电池领域的研究提供了新的设计路线。具体的研究成果如下:1)通过限域策略来构建三元复合材料中空的SiO2-PMo12@r GO纳米球,利用中空的SiO2球上的氨基终端连接PMo12,而r GO层则进一步在外部包覆在复合材料纳米球上,以进一步限域多酸PMo12。作为锂离子电池的负极材料,中空的SiO2-PMo12@r GO纳米球体通过这三个组件之间的协同作用,在恒电流密度100 m A g-1下展现出较好的储锂能力和循环稳定性(循环100圈,720 m A h g-1)。该复合材料具有较高的储锂性能的原因主要是由于将被称为“电子海绵”的PMo12成功限域在中空SiO2@r GO球体表面,这不仅可以防止多酸在电解质中的溶解,还能提升Li+的迁移速率。2)采用载体静电吸附的策略利用同轴电纺丝技术、热处理和静电吸附法,首次制备了具有中空双壳层的PMo12-SiO2@N-C纳米纤维。该复合材料可同时实现多个功能:(1)外部N-C壳可以提高电子电导率,通过静电相互作用促进PMo12簇的分散,从而暴露更大的比表面积;(2)中空SiO2内部壳层可以减缓活性组分的流失,缓冲在充放电过程中的体积膨胀,缩短Li+的传输路径。将其组装成LIBs的负极材料时,PMo12-SiO2@N-C h NF电极材料在电流密度为2 A g-1下,循环1000圈后,显示出优异的循环比容量约1641 m A h g-1,这是目前作为锂离子电池负极材料的最佳性能之一。本工作还通过EIS动力学研究和锂离子扩散分析,证明了PMo12-SiO2@N-C h NF的优异电化学性能。中空双壳层SiO2@N-C载体可以在充放电过程中加速锂离子的扩散。PMo12作为电子海绵可以存储和释放多个电子,并且PMo12有效地减少了电荷电阻,加速了复合材料的电子传递。3)通过静电纺丝技术将多酸与PAN结合得到了多酸分布均匀的纳米纤维,在激光碳化之后得到石墨化程度极高的laser Mo2C@C。在超大的恒电流密度5 A g-1下,Laser Mo2C@C展现出优异的循环稳定性和储锂性能(循环3000圈,300m A h g-1)。并且在充放电3000圈后进行100 m A g-1的恒电流密度储能测试,得到极高的储锂性能1100 m A h g-1和较好的倍率性能。并且通过非原位XRD、SEM和HRTEM,粒径分析发现电极材料在充放电过程中的优异稳定性,极大提高储锂性能。利用XAFS和DFT探究laser Mo2C@C复合材料的优异的储锂能力。缺位的Mo2C能够提供额外的吸附位点,进一步提升储锂能力。4)采用共价锚定策略,利用共价连接的方式将NH2功能化的缺位多酸与高分子聚合物PAN-SOCl相结合,并通过静电纺丝技术得到PAN-POM纺丝膜,并将其应用在锂离子电池隔膜中。在POMs本身的高离子电导率和PAN分子本身的高稳定性的双重作用下,Li/PAN-SiW11/LiFePO4电池在1 C的高电流密度下展现出极高的高倍率性能(128 m A h g-1,1 C)。并且与商用的PP隔膜相比,储锂性能提升了3倍左右。
周园园,郑煜铭,吴小琼,邵再东[7](2021)在《静电纺纳米纤维光催化剂性能增强方法的研究进展》文中认为传统的纳米粉体光催化剂在使用过程中极易团聚,易流失,且难以分离回收,存在二次污染风险,光催化作为一种可高效利用太阳能进行污染物降解的高级氧化技术,具有环境友好的特点。首先介绍了单一组分静电纺纳米纤维光催化剂的研究进展及其存在的问题;在此基础上重点综述了增强改性静电纺纳米纤维光催化剂性能的方法,主要包括元素掺杂、表面贵金属负载、半导体复合、染料敏化以及接枝共轭聚合物,归纳总结了各种方法的合成手段、原理、优缺点和改进的方向。最后提出:未来应在开发具有高比表面积、高电子-空穴分离效率的新型光催化材料,以及具有多功能协同作用和高力学强度的新型光催化剂方面继续进行深入研究。
吴声豪[8](2021)在《石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用》文中研究表明光热转换是一种清洁的太阳能利用技术,其中,光热蒸发是广泛涉及且非常重要的热物理过程。太阳辐射具有能流密度低和间歇性的特征,使基于体相加热的小型光热蒸发系统存在温度响应慢、能量效率低的问题。光热局域化界面蒸发(photothermal interfacial evaporation by heat localization)将能量集中在液体与空气的界面,使局部区域发生快速升温和汽化,可显着提升光热蒸发的温度响应和能量效率,在小型分布式海水淡化、蒸汽灭菌、污水净化等场景展现出应用潜力。光热局域化界面蒸发涉及光能与热能的转换、固相与液相的热传递、分子和离子的输运等,深入理解以上能质传输过程的机理是指导开发光热材料、优化光热蒸发性能和设计热局域化系统的关键。与此同时,光热材料的微小化,如纳米薄片,可能会导致其光学、热学规律偏离已有的体材料特征,产生特殊的现象,如尺寸效应和边缘效应,但现有理论还无法充分解释这些现象,因此需要开展更多的研究工作,以推进纳米光热转换和热局域化界面蒸发理论体系的发展和完善。本论文聚焦于“光热局域化界面蒸发”过程所涉及的光热学问题,以石墨烯基光热材料为主要研究对象,运用密度泛函理论和分子动力学模拟,结合实验检测和微观表征,深入研究了石墨烯光热材料的取向特征、结构尺寸、表面浸润性对光吸收、光热转换、热局域化效应、固-液界面传热以及界面吸附与流动等热质传输过程的作用机制,并着重分析以上过程在微纳尺度下的特殊规律和现象,以及结构的微小化对以上过程的影响。全文共11章,其中第3、4、5章研究了光热蒸发过程中与能量传递相关的热物理现象,如光的吸收、光热转换和界面传热;第6、7章则直接进行光热蒸发测试,讨论以上能量传输特性对光热蒸发性能的影响;第8、9章进一步研究光热蒸发系统中的界面吸附和流动现象,重点谈论在纳米尺度下的特殊现象和增强效应;第10章则基于前面章节对光热局域化效应的理解,提出一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,并探讨石墨化机理。1)第3章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对其光学性质的影响。通过密度泛函理论,计算了多种石墨烯结构的光学性质,发现石墨烯具有光学各向异性,对平行其六角形晶面传播的太阳辐射的吸收能力,远强于对垂直晶面传播辐射的吸收能力,这是因为石墨烯对太阳辐射(200~2600 nm)的吸收主要取决于π-π*电子跃迁,当辐射传播方向与晶面垂直时,同一原子层内的π-π*电子跃迁被禁止,导致π-π*电子跃迁发生的概率较低;对于平行辐射而言,同一原子层内的π-π*电子跃迁被允许,使石墨烯对辐射的吸收能力显着提高;对于同是平行晶面传播的辐射,如传播方向与石墨烯的扶手型边缘正交或与锯齿型边缘正交,石墨烯的吸收性质也表现出一定的差异。另外,当结构尺寸沿辐射传播方向延长,石墨烯对太阳辐射的有效吸收率呈非线性增长,而增长率呈下降趋势。基于理论计算结果,设计并制备了晶面取向与辐射传播方向平行的垂直取向石墨烯,构筑了纳米尺寸的“光陷阱”,将对太阳辐射的有效吸收率提高到了98.5%。2)第4章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对光热转换特性的影响,并协同热局域化设计,加快了光热转换的温度响应。研究发现石墨烯在光照下的温度响应特性与其光吸收性质紧密关联,对入射光的有效吸收率越高,其表面的升温速度越快,稳态温度也越高,其中垂直取向石墨烯表现出比水平石墨烯膜更高的光吸收能力和更快的温度响应。另外,利用共价键将垂直取向石墨烯与具有低导热系数的石墨烯气凝胶,连接成兼具吸光和隔热功能的一体化石墨烯结构,在获得高光吸收率的同时,有效控制了热能的分配与传递,将能量集中在直接受光区域,提升了局部区域的升温速度和稳态温度,即发生了“光热局域化效应”,在标准太阳辐射强度(1 k W m-2)下,最快升温速度为54.5℃ s-1,进入稳态后,上下区域的温度差可达31.2℃。3)第5章研究了石墨烯的晶面取向特征和表面浸润性对固-液界面传热特性的影响。通过分子动力学模拟,计算了“面接触”和“边缘接触”两种石墨烯-水界面的传热性质,发现“边缘接触”界面具有更低的界面热阻,其中,热流在平行石墨烯晶面方向具有更快的传递速度,以及边缘碳原子与水分子的相互作用力较强,是“边缘强化传热”的主要原因。此外,固体与液体的润湿程度也是决定固-液界面传热系数的关键,通过引入含氧官能团,改善石墨烯的表面浸润性,可以提高液体对固体的润湿程度,增加固液有效接触面积,并加强液体分子与固体表层原子的相互作用,进而减小固-液界面热阻,加快热流在界面的传递。4)第6章研究了一体化石墨烯结构的光热局域化界面蒸发特性,并重点讨论光吸收、光热转换和固液界面传热对光热蒸发性能的影响。通过局部氧化,在一体化石墨烯结构的外表面构筑表面水流通道,获得了集吸光、隔热、输运、蒸发功能为一体的复合石墨烯结构,在光热蒸发测试中,表现出较快的蒸汽温度响应(在10 k W m-2的辐照条件下,仅耗时34 s使蒸汽温度升高到100℃),和较高的能量效率(89.4%),其中,超高的吸光能力、良好的隔热能力、充足的水流供给以及高效的固-液界面传热是实现快速温度响应和高能量效率的关键。另外,调节石墨烯的表面浸润性,控制水流输运速率,可有效调控蒸汽温度响应与能量效率,但随润湿程度的提升,两者的变化规律不同,蒸汽的温升速度和稳态温度单调下降,而能量效率则先升高后降低。5)第7章研究了石墨烯光热蒸发过程中的传质现象,重点关注水分子和离子的输运、水蒸汽的扩散以及离子的析出和再溶解规律。针对含氧官能团在光照下不稳定的问题,在垂直取向石墨烯的生长过程中进行原位氮掺杂,获得了长期稳定的表面水流通道,在长达240 h的光热海水淡化测试中表现出稳定的输水能力,在1 k W m-2的太阳辐照下,实现了1.27±0.03 kg m-2 h-1的高蒸发速率和88.6±2.1%的高能量效率。另外,水蒸汽自然扩散的路径与光的入射路径重合,会导致光散射和能量损失,通过抽气扇控制气流路径,引导水蒸汽的扩散,可以克服水蒸汽引起的光散射问题。而长时间的光热蒸发会导致蒸发区域的离子浓度上升,出现析盐现象,使吸光和传热性质恶化,但盐离子时刻发生的自扩散行为,会驱使离子通过表面水流通道自高浓度区域向低浓度区域扩散,最终完全溶解,而离子的自扩散速度与表面水流通道尺寸和水膜厚度有关。6)第8章研究了石墨烯光热蒸发过程中的界面流动问题,并着重讨论固体表面浸润性对基于毛细作用的液体吸附和输运规律的影响。成分复杂的水源,如油水混合液,会导致水的光热蒸发速率下降。在石墨烯表面修饰双功能基团(包括-CFx和-COONa),使其具备排斥油分子和吸附水分子的能力。双疏性的-CFx同时排斥油分子和水分子,但水分子的尺寸较小,能在-CFx的间隙中自由穿梭,且极性的-COONa对水分子的吸引作用较强,使水分子能够穿越-CFx层进而接触并润湿石墨烯表面;而尺寸较大的油分子被-CFx层完全阻隔。在-CFx与-COONa基团的协同作用下,石墨烯表面张力的色散分量减小,而极性分量增大,使其表现出吸引极性水分子,排斥非极性油分子的性质,能够只输运油水混合液中的水分子,实现了选择性光热蒸发,并在以含油海水为水源的海水淡化应用中,获得了超过1.251 kg m-2 h-1的光热蒸发速率和超过85.46%的能量效率。7)第9章进一步探究了液体在石墨烯微纳结构中的界面流动特性,分析了微纳通道尺寸对毛细吸附和虹吸输运过程的影响,以及光加热作用对液体性质和流动的作用机制。研究发现,在微米级多孔结构(石墨纤维)上构筑纳米级孔道(石墨烯纳米片),可以显着加快对液态油的毛细吸附过程,将毛细吸附系数提升了20.7%。一方面,特征结构的微小化以及石墨烯纳米片的超薄边缘,能显着增加固体的表面粗糙度,起到强化表面浸润性的作用。另一方面,纳米结构的引入增加了固体与液体的可接触面积,使浸润前后的表面能差扩大,提高了固体对液体的吸附能力。同时,在碳纤维表面生长石墨烯纳米片,可以加快基于虹吸效应的界面流动过程,将液态油的虹吸输运速率提高了20.1%。尽管孔道尺寸的缩小会增加固-液界面的流动阻力,但在原微米级结构上增加纳米级孔道,可以使液流通道增多,提高单位时间的流量。此外,基于光热局域化效应的光加热作用,可以显着提高固体通道及通道内液体的温度,降低液体的动力粘度,减小流动阻力,进而加快界面吸附和流动过程。8)第10章基于光热局域化效应,开发了一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,讨论了环氧树脂材料的光致石墨化原理以及曝光时间、辐射强度、曝光次数对石墨化程度的影响。利用高能光束对环氧树脂板进行短时间(0.1~2 s)曝光,因光热转换速度(1 fs~1 ps)远快于热在体材料中的扩散速度(100 ps~10 ns),在曝光的瞬间产生光热局域化效应,使曝光区域获得超高温度(>1000℃),驱使芳香环向碳六元环转变,即石墨化。其中,延长曝光时间和提高辐射强度均有助于提高石墨化程度,但曝光时间的延长会导致热扩散严重,损伤非曝光区域;而辐射强度的提高意味着增加聚光设备的复杂性;采用合适的辐射强度和多次短曝光,也可以获得较高的石墨化程度,制备出少层石墨烯材料。
孙博伦[9](2021)在《静电纺压电纳米纤维膜基纳米发电机的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理全球经济高速发展的当今时代,能源的结构和供应状况迎来了前所未有的挑战。纳米发电机是近二十年来兴起的一种新型能量收集装置,其组成材料微观结构处于纳米尺度,能够有效地将功率密度低的机械能等转换为电能,与传统的发电机相比,具有质量轻,结构简单,环境适应性强等优点,能够在多种环境中构筑自供电电源,在可穿戴器件和便携电子设备传感器等应用领域展现了良好的应用潜力。压电纳米发电机是基于压电效应的原理制备的纳米发电机,压电材料是决定其性能的核心。在本文中,我们以静电纺丝纺为基础的制备手段,通过对材料的组成和结构进行调控,来探索和提高材料的压电性能。主要内容分为以下三个部分:1、静电纺聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜基声电转换纳米发电机:PVDF是应用最广的压电聚合物,具有压电系数较高、稳定性好、声阻抗低等特点。(1)利用静电纺丝法制备了PVDF纳米纤维膜,通过调节纺丝液的浓度,可以调节纤维膜的形貌、直径和?相含量。将PVDF纤维膜制成声波驱动的纳米发电机,实验表明,纳米发电机在较低频率(<1000 Hz)的声波驱动下,能够产生较大的输出电压,最大可达470 m V,且产生的电压随声音响度的增加而增加。其输出功率为0.118μW,内阻为1.2 MΩ。(2)以静电纺PVDF纳米纤维膜为基底,结合水热法在纤维中引入了ZnO,ZnO纳米棒在垂直于纤维表面生长,形成了多级结构。将PVDF-ZnO复合纤维膜制成声电转换纳米发电机,在低频和高声压级下能够产生较高的输出电压,在优化的声场条件下(140 Hz,116 d B)可产生1.12 V和1.6μA的电压和电流输出,功率密度输出为50μW cm-3。在此声源条件下,所制备的PVDF-ZnO纳米发电机产生的电能可以在3分钟内为电容器充电1.3 V。两种以PVDF纳米纤维为基底的声波驱动纳米发电都适合将低频率和高响度的声音转换为电能,具有收集噪声能量、作为电源为微纳器件供电的应用潜力。2、静电纺PVDF/BaTiO3复合纤维膜基压电纳米发电机。聚偏氟乙烯与纳米粒子或者片层结构二维材料等进行复合,有利于提高其β相的含量,进而提高压电性能。本文中,通过共纺在PVDF纤维内引入压电陶瓷BaTiO3纳米粒子和石墨烯纳米片,来提高复合材料的压电性质。(1)利用静电纺丝法制备了PVDF/BaTiO3复合纤维膜,将其制备成压电纳米发电机器件。当BaTiO3纳米粒子负载量为15 wt%时,PVDF/BaTiO3纳米发电机具有较好的压电输出性能,在受到2 Hz、5 N的力时输出电压最大可达4.2 V。PVDF/BaTiO3纳米发电机具有良好的柔性,可应用于人体运动等机械能的收集和转换。(2)利用静电纺丝法制备了PVDF/BaTiO3/石墨烯复合纤维膜,并将其制成压电纳米发电机器件。石墨烯的加入,进一步促进了PVDF的β相形成,增强了材料的局部应变,提高了材料的压电性能。当石墨烯负载量为0.15 wt%时,PVDF/BaTiO3/石墨烯复合纤维膜制备的纳米发电机具有较好的压电输出性能,在受到2 Hz、5 N的力时输出电压最大可达10.8 V,输出功率可达19.4μW。3、静电纺醋酸纤维素膜基压电纳米发电机:纤维素及其衍生物是存量丰富的可再生材料,其结构中存在具有压电性的结晶区。基于制备环保可再生的压电材料的目的,利用静电纺丝法,制备了醋酸纤维素(CA)纳米纤维膜,并通过引入纤维素纳米晶(CNC),来提高材料的压电性能。(1)利用静电纺丝技术制备了CA纤维膜,并研究了其作为压力驱动的纳米发电机的性质。由于醋酸纤维素的水解程度较高,结晶度较低,利用其制备的纳米发电机输出电压也相对较低,在受到2 Hz、5 N的压力时输出电压最大可达300 m V。其压电性能仍有待于进一步提高。(2)利用静电纺丝法制备了CA/CNC复合纳米纤维膜,CNC的加入,提高了具有压电性的纤维素I型结晶的含量,同时增了纤维的受力形变,对材料的压电性能性能有着显着的提升。当CNC的添加量量为20%时,CA/CNC纳米发电机具有较高的压电转换性能,在受到2 Hz、5 N力时输出电压最大可达1.2 V。另外,CA/CNC纳米发电机输出的电压与受到的压力具有良好的线性关系,这说明CA/CNC纳米发电机具有作为压电传感器的应用潜力。综上,本文制备了三类具有压电性纳米纤维膜材料,通过成分和结构的设计,使其压电行性能得到提升。这些材料都能够制备成纳米发电机,具有在环境中收集能量的能力,在微纳能源与可穿戴器件等领域有着一定的应用前景。
李超[10](2021)在《金属基纳米粒子的制备及其在碱金属离子电池负极中的应用》文中指出近年来,随着储能技术的不断发展,碱金属离子电池[比如锂离子电池(LIBs),钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)]作为其中重要的组成部分吸引了更多人的目光。在碱金属离子电池中,负极材料发挥着重要作用,影响着整个电池的电化学性能。金属基材料(包括金属氧化物)作为电池负极具有低成本,原料易得和环境友好等特点,促使我们对其开展了深入研究。在这里,我们选择了当下几种金属基热点材料,并致力于解决他们在不同电池装置中面临的关键问题。在LIBs中,二氧化钛因为其具有安全性能好、循环过程中体积变化小、无毒等特点引起了研究者的特别关注。然而,由于其较低的理论容量、低的Li+迁移率和导电性,以及长期循环过程中严重的团聚,限制了二氧化钛的电化学性能。另外,由于锂的价格不断攀升以及诸多领域对储能系统的需求不断增加,促进了LIBs以外的储能装置蓬勃发展。其中,由于钠和钾兼有分布广泛和价格低廉等优势,SIBs和PIBs可成为LIBs的潜在替代装置,尤其是在大规模储能方面。在SIBs和PIBs中,金属材料通常具有高的理论容量和低的反应电势等优点,主要通过与钠/钾离子反应形成合金化产物来存储电能,展现出一定的商业化应用潜力。但是这类材料在循环过程中体积变化较大容易引起容量快速衰减。在LIBs/SIBs/PIBs中,小尺寸的纳米粒子(<20 nm)一方面可以确保活性材料得到充分的利用,另一方面可以加快循环过程应力的释放。因此,制备小尺寸的纳米粒子有助于提升电极的电化学性能。此外,将活性材料与碳材料复合也是一种提高材料性能的有效手段。本论文将制备含有金属基纳米粒子的复合材料作为研究的出发点,分以下三个方面开展了工作:(1)表面非晶化二氧化钛/石墨烯(SA-TiO2/RGO)复合材料的制备及其储锂性能的研究表面非晶/无序材料能够降低材料的晶粒尺寸,有利于电子和离子的扩散。将这种材料和碳材料有效的结合能够进一步提升电极的电化学性能。这里,我们通过水热法将SA-TiO2与RGO通过C-O-Ti键紧密结合。制备得到的SA-TiO2/RGO展现出良好的倍率性能(在10 A g-1的电流密度下,可维持到135.6 m Ah g-1的储锂容量)和循环稳定性(在5 A g-1的电流密度下,循环2000圈后,可达到98 m Ah g-1的储锂容量)。该复合材料表现出良好的电化学性能主要得益于较小的TiO2晶粒尺寸(≈7 nm)、高导电的RGO和SA-TiO2、以及SA-TiO2与RGO的紧密结合。(2)SnSb纳米粒子/三维氮掺杂纳米多孔碳(SnSb/3D-NPC)复合材料的制备及其储钠性能的研究SnSb合金作为一种SIBs负极材料,正逐渐成为当下的研究热点。当前,如何制备超小的纳米粒子(<5 nm)和选择合适的衬底以进一步提升合金的电化学性能亟待解决。这里,我们利用快速的化学还原法将超小的SnSb纳米粒子(直径<2 nm)嵌入到3D-NPC中。值得注意的是这种方法具有良好的扩展性。通过改变前驱体中盐的成分,我们用相同的实验方法也制备了含有超小纳米粒子的Sb/3D-NPC和Sn/3D-NPC复合材料。作为SIBs的负极材料,SnSb/3D-NPC复合材料展现出优良的循环稳定性(在5 A g-1的电流密度下,循环15000圈后,可达到266.6 m Ah g-1的可逆容量)和突出的倍率性能(在20A g-1的电流密度下,可达到359.1 m Ah g-1的可逆容量)。如此良好的性能可归因于均匀分散的超小SnSb纳米粒子和独特的三维一体化结构。(3)多孔锡纳米球/氮掺杂碳纳米纤维(Sn/N-CNFs)复合材料的制备及其储钾性能的研究金属Sn被认为是一种具有潜在应用价值的负极材料。然而,Sn与K+在合金化/去合金过程中会产生接近360%的体积膨胀,容易导致电极材料的结构恶化。为了解决这一问题,我们利用静电纺丝法和后续的碳化处理,制备了Sn/N-CNFs复合材料。这种复合材料呈现出优异的倍率性能(在2 A g-1的电流密度下,具有高达168.7 m Ah g-1的比容量)和循环稳定性(在0.1 A g-1的电流密度下,经过100次循环,可达到316.1 m Ah g-1的可逆容量;在1 A g-1的电流密度下,循环3000圈后,可维持到198.0 m Ah g-1的充放电容量)。如此突出的储钾性能得益于较小的纳米晶粒(平均直径约为15.2 nm)组成的多孔Sn纳米球、Sn晶粒周围的碳骨架、以及相互交联的N-CNFs。
二、纳米纤维技术的开发及应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纳米纤维技术的开发及应用(论文提纲范文)
(1)功能性纳米纤维空气过滤材料的研究进展(论文提纲范文)
1 耐高温空气过滤材料 |
1.1 高聚物类过滤材料 |
1.2 金属及金属氧化物过滤材料 |
1.3 碳纳米管基过滤材料 |
2 抗菌空气过滤材料 |
2.1 非天然抗菌剂 |
2.2 天然抗菌剂 |
3 自清洁空气过滤材料 |
4 可降解回用空气过滤材料 |
5 结 语 |
(2)计算机数据挖掘技术的开发及其应用分析(论文提纲范文)
1 计算机数据挖掘技术概述 |
1.1 大数据技术 |
1.2 大数据需求 |
1.3 数据挖掘技术 |
2 计算机数据挖掘技术开发技术 |
2.1 传统方法 |
2.2 常用算法 |
2.3 轴线型数据挖掘法 |
2.4 环形数据挖掘法 |
2.5 决策树数据挖掘法 |
2.6 可视化技术 |
2.7 数据联机处理 |
2.8 决策树与神经网络 |
3 计算机数据挖掘技术的应用方向 |
3.1 统计分析技术 |
3.2 信息识别技术 |
3.3 聚类分析技术 |
3.4 信息检测技术 |
3.5 病毒防御技术 |
3.6 数据预测模型 |
(3)聚酰亚胺微纳米纤维气凝胶过滤与分离材料的结构与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩写注释 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 纤维基过滤与分离材料 |
1.2.1 纤维基空气过滤材料 |
1.2.2 纤维基油水分离材料 |
1.3 二维纳米纤维过滤与分离材料 |
1.3.1 二维静电纺纳米纤维空气过滤材料的研究进展 |
1.3.2 二维静电纺纳米纤维油水分离材料的研究进展 |
1.4 三维纳米纤维过滤与分离材料 |
1.4.1 三维静电纺纳米纤维材料的制备方法 |
1.4.2 静电纺纳米纤维气凝胶的制备方法 |
1.4.3 静电纺纳米纤维气凝胶在过滤与分离领域的应用进展 |
1.5 PI气凝胶研究进展 |
1.5.1 PI纳米纤维概述 |
1.5.2 PI气凝胶的制备 |
1.5.3 PI气凝胶在过滤与分离领域的应用进展 |
1.6 研究意义及研究内容 |
1.6.1 研究意义 |
1.6.2 研究内容 |
第二章 聚酰亚胺纳米纤维的制备及性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料与仪器 |
2.2.2 PI纳米纤维的制备 |
2.2.3 PI纳米纤维的结构与性能表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 聚合物溶液浓度对PI纳米纤维形貌的影响 |
2.3.2 纺丝溶剂对PI纳米纤维形貌的影响 |
2.3.3 纺丝电压对PI纳米纤维形貌的影响 |
2.3.4 接收距离对PI纳米纤维形貌的影响 |
2.3.5 溶液流量对PI纳米纤维形貌的影响 |
2.3.6 静电纺PI纳米纤维的结构与性能分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 聚酰亚胺纳米纤维气凝胶的制备及其构效关系研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料与仪器 |
3.2.2 PI纳米纤维的制备 |
3.2.3 PI纳米纤维气凝胶的制备 |
3.2.4 PI纳米纤维气凝胶的结构与性能表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PI纳米纤维的形貌 |
3.3.2 分散溶剂对PI纳米纤维气凝胶孔结构的影响 |
3.3.3 纳米短纤维长度对PI纳米纤维气凝胶孔结构的影响 |
3.3.4 纤维固含量对PI纳米纤维气凝胶孔结构的影响 |
3.3.5 冰冻温度对PI纳米纤维气凝胶孔结构的影响 |
3.3.6 熏蒸加固对PI纳米纤维气凝胶微观形貌和压缩性能的影响 |
3.3.7 PI纳米纤维气凝胶的结构 |
3.3.8 PI纳米纤维气凝胶的回弹性 |
3.3.9 PI纳米纤维气凝胶的热稳定性 |
3.4 本章小结 |
第四章 超疏水聚酰亚胺纳米纤维气凝胶构筑及其油水分离性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料与仪器 |
4.2.2 PI纳米纤维气凝胶的制备 |
4.2.3 超疏水PI纳米纤维气凝胶的构筑 |
4.2.4 超疏水PI纳米纤维气凝胶的结构与性能表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 PI纳米纤维的形貌 |
4.3.2 PI纳米短纤维的长度 |
4.3.3 PI纳米纤维气凝胶的压缩性能 |
4.3.4 沉积工艺对超疏水PI纳米纤维气凝胶结构与性能的影响 |
4.3.5 超疏水PI纳米纤维气凝胶的吸油能力 |
4.3.6 超疏水PI纳米纤维气凝胶的油水分离性能 |
4.3.7 超疏水PI纳米纤维气凝胶的可重复使用性 |
4.4 本章小结 |
第五章 多级结构聚酰亚胺微/纳米纤维复合滤料的构筑及空气过滤性能 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料与仪器 |
5.2.2 多级结构PI微/纳米纤维复合滤料的制备 |
5.2.3 多级结构PI微/纳米纤维复合滤料的结构与性能表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 PI纳米纤维的形貌 |
5.3.2 纤维固含量对PI微/纳米纤维气凝胶滤料的结构和空气过滤性能影响 |
5.3.3 均质时间对PI微/纳米纤维气凝胶滤料的结构和空气过滤性能影响 |
5.3.4 抽滤时间对PI微/纳米纤维气凝胶滤料的结构和空气过滤性能影响 |
5.3.5 多级结构PI微/纳米纤维复合滤料的结构与性能 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
(4)聚乳酸功能复合膜的设计、开发与在生鲜食品中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
中英文缩略词对照表 |
第一章 前言 |
1.1 引言 |
1.2 食品包装功能复合膜 |
1.2.1 食品活性包装的概念 |
1.2.2 生物可降解材料的种类 |
1.2.3 活性成分的种类 |
1.2.4 食品包装膜的制备方法 |
1.2.5 食品活性包装膜的分类 |
1.3 迁移型活性包装膜中活性成分的迁移规律 |
1.4 静电纺丝技术在食品功能复合膜制备中的应用 |
1.4.1 静电纺丝原理 |
1.4.2 静电纺丝在抗氧化与抑菌功能复合膜中的应用 |
1.4.3 静电纺丝技术在智能指示复合膜中的应用 |
1.5 深度学习概述 |
1.5.1 神经网络介绍 |
1.5.2 神经网络在食品行业中的应用 |
1.6 研究目的和意义 |
1.7 研究内容与思路 |
1.7.1 主要研究内容 |
1.7.2 研究思路 |
第二章 纳米粒子强化PLA膜的效果研究 |
2.1 引言 |
2.2 材料与设备 |
2.2.1 实验材料与试剂 |
2.2.2 试验设备 |
2.3 试验方法 |
2.3.1 PLA膜的制备 |
2.3.2 PLA膜厚度的测试 |
2.3.3 PLA膜透光率的测试 |
2.3.4 PLA膜水蒸气和氧气透过性测试 |
2.3.5 PLA膜机械性能测试 |
2.3.6 PLA膜的热特性测试 |
2.3.7 PLA膜红外光谱测试 |
2.3.8 PLA膜表面接触角测试 |
2.3.9 PLA膜表面扫描电镜测定 |
2.3.10 数据处理与分析 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 纳米粒子对PLA膜表面形态的影响 |
2.4.2 纳米粒子对PLA膜表面润湿性的影响 |
2.4.3 纳米粒子与PLA形成的化学键分析 |
2.4.4 纳米粒子对PLA膜透光性的影响 |
2.4.5 纳米粒子对PLA膜热稳定性的影响 |
2.4.6 纳米粒子对PLA膜阻隔特性的影响 |
2.4.7 纳米粒子对PLA膜机械性能的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 PH智能指示复合膜的开发及应用研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与设备 |
3.2.1 实验材料与试剂 |
3.2.2 试验设备 |
3.3 试验方法 |
3.3.1 智能膜的制备 |
3.3.2 花青素对pH变化响应测试 |
3.3.3 智能膜表面扫描电镜测试 |
3.3.4 智能膜对挥发性胺响应的测试 |
3.3.5 智能膜颜色稳定性测试 |
3.3.6 智能膜在鱼肉上的应用效果测试 |
3.3.7 数据处理与分析 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 花青素溶液随pH的颜色 |
3.4.2 pH智能指示膜表面形态 |
3.4.3 pH智能指示膜对氨的颜色响应 |
3.4.4 pH智能指示膜颜色的稳定性 |
3.4.5 智能膜对鱼肉新鲜度监测的效果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 抑菌功能可再生的复合膜研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料与设备 |
4.2.1 实验材料与试剂 |
4.2.2 试验设备 |
4.3 试验方法 |
4.3.1 复合膜的制备 |
4.3.2 抑菌功能可再生复合膜的制备 |
4.3.3 ~1H NMR图谱测定 |
4.3.4 膜ROS生成量测定 |
4.3.5 水蒸气和氧气透过性测试 |
4.3.6 机械性能测试 |
4.3.7 表面接触角和表面结构的测定 |
4.3.8 抑菌效果测试 |
4.3.9 数据处理与分析 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 复合膜处理方式对表面形态的影响 |
4.4.2 复合膜处理方式对表面接触角的影响 |
4.4.3 复合膜处理方式对化学键的影响 |
4.4.4 复合膜处理方式对阻隔性和力学性能的影响 |
4.4.5 复合处理方式对抑菌效果的影响 |
4.4.6 复合处理方式对膜循环使用次数的影响 |
4.4.7 抑菌性能再生机理分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 深度学习在迁移型抑菌复合膜设计中的应用探索 |
5.1 引言 |
5.2 材料与设备 |
5.2.1 实验材料与试剂 |
5.2.2 试验设备 |
5.3 试验方法 |
5.3.1 复合膜的制备 |
5.3.2 迁移测试 |
5.3.3 深度学习数据库的建立 |
5.3.4 深度学习模型的建立与验证 |
5.3.5 热稳定性测定和机械性能测试 |
5.3.6 水蒸气和氧气透过性测试 |
5.3.7 红外光谱、表面接触角和扫描电镜测定 |
5.3.8 抗氧化性能测定 |
5.3.9 抑菌性能测定 |
5.3.10 数据处理与分析 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 深度学习神经网络建模分析 |
5.4.2 迁移型抑菌复合膜中活性成分最低添加量的预测 |
5.4.3 迁移型抑菌复合膜中迁移物及初始浓度的选择 |
5.4.4 迁移型抑菌复合膜的基础性能表征 |
5.4.5 迁移型抑菌复合膜的抗氧化与自由基清除能力 |
5.4.6 迁移型抑菌复合膜的抑菌能力 |
5.5 本章小结 |
第六章 迁移型抑菌复合膜在黄瓜保鲜中的应用研究 |
6.1 引言 |
6.2 材料与设备 |
6.2.1 实验材料与试剂 |
6.2.2 试验设备 |
6.3 试验方法 |
6.3.1 迁移型抑菌复合膜的制备 |
6.3.2 黄瓜的处理方法 |
6.3.3 黄瓜的总量损失测试 |
6.3.4 黄瓜的色泽变化测试 |
6.3.5 黄瓜的硬度和粘性测试 |
6.3.6 黄瓜的氧化酶活活性测试 |
6.3.7 黄瓜的蛋白,总糖和脯氨酸含量测试 |
6.3.8 黄瓜表面微生物测试 |
6.3.9 数据处理与分析 |
6.4 结果与讨论 |
6.4.1 迁移型抑菌复合膜对黄瓜表观损失的影响 |
6.4.2 迁移型抑菌复合膜对黄瓜脆性的影响 |
6.4.3 迁移型抑菌复合膜对黄瓜氧化酶活性的影响 |
6.4.4 迁移型抑菌复合膜对黄瓜理化指标的影响 |
6.4.5 迁移型抑菌复合膜对黄瓜表面微生物的影响 |
6.4.6 个体效应和交互效应分析 |
6.5 本章小结 |
主要结论与展望 |
主要结论 |
展望 |
创新点 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
(5)静电纺纤维神经组织工程支架:材料、功能及结构设计策略(论文提纲范文)
文章快速阅读: |
文题释义: |
0引言Introduction |
1 资料和方法Data and methods |
1.1 文献检索 |
1.2 文献入选标准 |
1.3 数据提取与文献质量评估 |
2 结果Results |
2.1 高分子聚合物在神经电纺支架中的应用 |
2.2 复合型纤维材料在神经电纺支架中的应用 |
2.2.1 多糖类成分在神经电纺支架中的应用 |
2.2.2 蛋白多肽类成分在神经电纺支架中的应用 |
2.2.3 生长因子在神经电纺支架中的应用 |
2.3电纺丝空间结构在神经组织工程中的应用 |
2.3.1 定向纳米纤维 |
2.3.2 孔隙率 |
2.3.3三维空间结构 |
2.3.4 微图案设计 |
2.4 新型支架优化技术在神经电纺支架中的应用 |
2.4.1 增加电导率在神经电纺支架中的应用 |
2.4.2 改善局部缺氧在神经支架中的应用 |
2.4.3 核酸疗法在神经电纺支架中的应用 |
3 总结与展望Summary and prospects |
(6)多酸基纳米复合材料应用于锂离子电池(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 锂离子电池简介 |
1.1.1 锂离子电池的基本构造 |
1.1.2 锂离子电池的工作原理 |
1.1.3 锂离子电池优势 |
1.1.4 锂离子电池的缺点 |
1.1.5 锂离子电池负极材料 |
1.2 锂离子电池隔膜 |
1.2.1 锂离子电池的性能要求 |
1.2.2 锂离子电池隔膜的制造方式 |
1.2.3 锂离子电池隔膜国内外研究进展 |
1.3 多酸电化学 |
1.3.1 多酸概述 |
1.3.2 多酸在电化学储能领域的应用 |
1.4 选题依据和研究内容 |
第二章 中空SiO_2-PMo_(12)@rGO纳米球限域PMo_(12)用于高性能锂存储 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品 |
2.2.2 仪器表征 |
2.2.3 中空SiO_2-PMo_(12)@rGO复合材料的制备 |
2.2.4 锂离子电池负极材料的制备与分析 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 中空SiO_2-PMo_(12)@rGO复合材料形貌及结构表征 |
2.4 本章小结 |
第三章 中空双壳层SiO_2@N-C纳米纤维提高PMo_(12)储锂性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品和设备 |
3.2.2 PMo_(12)–SiO_2@N-C复合材料的制备 |
3.2.3 锂离子电池负极材料的制备与分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 双壳层中空PMo_(12)-SiO_2@N-C复合材料的形貌及结构表征 |
3.3.2 双壳层中空PMo_(12)-SiO_2@N-C复合材料的储锂性能测试 |
3.3.3 双壳层中空PMo_(12)–SiO_2@N-C复合材料储锂机理分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 激光碳化的高度石墨化Laser Mo_2C@C用于锂电负极:优异的稳定性和储锂性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验药品 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 laser Mo2C@C复合材料的制备 |
4.2.4 锂离子电池负极材料的制备与分析 |
4.2.5 DFT计算方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 Laser Mo_2C@C复合材料形貌及结构表征 |
4.3.2 Laser Mo_2C@C复合材料储锂性能 |
4.3.3 Laser Mo_2C@C复合材料储锂机理分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 共价修饰高分子聚合物PAN-SiW_(11)隔膜应用于锂离子电池 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验药品 |
5.2.2 仪器设备 |
5.2.3 PAN-POMs膜材料的制备 |
5.2.4 锂离子电池隔膜材料的制备与分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 PAN-POMs隔膜形貌及结构表征 |
5.3.2 PAN-POMs隔膜性能表征 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 本文结论 |
6.2 课题展望 |
参考文献 |
致谢 |
发表学术论文及研究成果 |
导师及作者简介 |
北京化工大学博士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(7)静电纺纳米纤维光催化剂性能增强方法的研究进展(论文提纲范文)
1 静电纺丝技术及纳米纤维光催化剂 |
2 复合静电纺光催化剂 |
2.1 元素掺杂 |
2.1.1 金属掺杂 |
2.1.2 非金属掺杂 |
2.1.3 共掺杂 |
2.2 贵金属负载 |
2.3 半导体复合 |
2.3.1 异质结 |
2.3.2 异相结 |
2.4 染料敏化 |
2.5 接枝共轭聚合物 |
3 结束语 |
(8)石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
术语符号清单 |
第1章 绪论 |
1.1 太阳能光热蒸发及分布式应用 |
1.2 光热局域化界面蒸发研究进展 |
1.3 固-液界面传热及影响因素 |
1.4 石墨烯的性质及结构特征 |
1.5 研究内容及课题来源 |
第2章 研究方法与实验设备 |
2.1 材料制备步骤 |
2.2 数值模拟计算 |
2.3 材料表征技术 |
2.4 光热局域化实验测试 |
第3章 石墨烯的结构取向对其光学性质的影响机制 |
3.1 石墨化结构的光学各向异性及原理 |
3.2 石墨烯取向特征与光学性质的关联 |
3.3 石墨烯光陷阱结构的构筑与优化 |
第4章 石墨烯微纳结构的光热转换与热局域化效应 |
4.1 垂直取向石墨烯的光热转换 |
4.2 热局域化结构的构筑与表征 |
4.3 光热局域化的能量集中效应 |
第5章 石墨烯微纳结构的固液界面传热与强化机理 |
5.1 取向特征与固-液界面传热的关联 |
5.2 纳米取向结构强化固-液界面传热 |
5.3 表面润湿性对固-液界面传热的影响 |
第6章 光热局域化界面蒸发的快速响应与能效调控 |
6.1 表面水流通道的构筑与实验说明 |
6.2 光热局域化界面蒸发过程机理 |
6.3 表面润湿特性与能流密度的匹配 |
6.4 石墨烯材料的放大制备与蒸汽灭菌 |
第7章 光热界面蒸发的传质过程优化及海水淡化应用 |
7.1 氮掺杂石墨烯的形貌结构与性质 |
7.2 表面水流通道的验证与效用分析 |
7.3 基于光热局域化效应的海水淡化 |
7.4 引导蒸汽扩散降低光路能量耗散 |
7.5 积盐自清洗及离子输运机理分析 |
第8章 石墨烯的选择性光热界面蒸发及污水净化应用 |
8.1 海水的油类污染削弱光热蒸发性能 |
8.2 双功能基团修饰制备亲水疏油石墨烯 |
8.3 亲水疏油石墨烯的选择性输运与机理 |
8.4 基于光热局域化效应的含油污水净化 |
第9章 微纳结构与光热效应协同增强界面流动及应用 |
9.1 石墨烯微纳结构的毛细吸附与强化机理 |
9.2 石墨烯微纳结构的虹吸输运与强化机理 |
9.3 光热局域化加速流体吸附与界面流动 |
第10章 基于高分子光致石墨化效应的石墨烯制备方法 |
10.1 有机高分子的光致石墨化过程 |
10.2 曝光时间对树脂石墨化的影响 |
10.3 辐射强度对树脂石墨化的影响 |
10.4 重复超短曝光制备少层石墨烯 |
第11章 全文总结及展望 |
11.1 研究总结 |
11.2 研究创新点 |
11.3 不足与展望 |
致谢 |
作者简历 |
参考文献 |
(9)静电纺压电纳米纤维膜基纳米发电机的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 压电学概述 |
1.2.1 压电效应简介 |
1.2.2 压电材料简介 |
1.2.2.1 压电晶体 |
1.2.2.2 压电陶瓷 |
1.2.2.3 压电聚合物 |
1.2.2.4 压电复合材料 |
1.2.3 纳米发电机简介 |
1.2.3.1 压电纳米发电机 |
1.2.3.2 摩擦电纳米发电机 |
1.2.3.3 热释电纳米发电机 |
1.2.3.4 复合纳米发电机 |
1.3 高压静电纺丝技术及其在纳米发电机中的应用 |
1.3.1 高压静电纺丝技术简介 |
1.3.2 静电纺丝技术在纳米发电机中应用 |
1.4 本文的选题与设计思路 |
第2章 基于聚偏氟乙烯纳米纤维膜的声电转换纳米发电机 |
2.1 引言 |
2.2 静电纺PVDF纳米纤维膜基声电转化纳米发电机的制备及其性能研究 |
2.2.1 实验部分 |
2.2.1.1 实验试剂 |
2.2.1.2 材料制备 |
2.2.1.3 器件制备 |
2.2.1.4 测试仪器 |
2.2.1.5 声电转换性能测试 |
2.2.2 结果与讨论 |
2.2.2.1 形貌与结构表征 |
2.2.2.2 声电转换性能测试 |
2.3 静电纺PVDF-ZnO复合纳米纤维膜基声电转化纳米发电机的制备及其性能研究 |
2.3.1 实验部分 |
2.3.1.1 实验试剂 |
2.3.1.2 材料制备 |
2.3.1.3 测试仪器 |
2.3.1.4 器件制备 |
2.3.1.5 声电转换性能测试 |
2.3.2 结果与讨论 |
2.3.2.1 形貌与结构表征 |
2.3.2.2 声电转换性能表征 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于静电纺聚偏氟乙烯/钛酸钡复合纳米纤维膜的纳米发电机 |
3.1 引言 |
3.2 静电纺聚偏氟乙烯/钛酸钡复合纳米纤维膜基纳米发电机的制备及性能研究 |
3.2.1 实验部分 |
3.2.1.1 实验试剂与药品 |
3.2.1.2 测试仪器 |
3.2.1.3 材料制备 |
3.2.1.4 器件制备 |
3.2.1.5 压电性能测试 |
3.2.2 结果与讨论 |
3.2.2.1 形貌与结构表征 |
3.2.2.2 压电性能表征 |
3.3 静电纺聚偏氟乙烯/钛酸钡/石墨烯复合纳米纤维膜基纳米发电机的制备及性能研究 |
3.3.1 实验部分 |
3.3.1.1 实验试剂 |
3.3.1.2 测试仪器 |
3.3.1.3 材料制备 |
3.3.1.4 器件制备 |
3.3.1.5 压电性能测试 |
3.3.2 结果与讨论 |
3.3.2.1 形貌与结构表征 |
3.3.2.2 压电性能表征 |
3.4 本章小结 |
第4章 静电纺醋酸纤维素膜基纳米发电机的制备及性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 静电纺醋酸纤维素纳米纤维膜基纳米发电机的制备及性能研究 |
4.2.1 实验部分 |
4.2.1.1 实验试剂 |
4.2.1.2 材料制备 |
4.2.1.3 器件制备 |
4.2.1.4 测试仪器 |
4.2.2 结果与讨论 |
4.2.2.1 形貌与结构表征 |
4.3 静电纺醋酸纤维素/纤维素纳米晶复合纤维膜基纳米发电机的制备及性能研究。 |
4.3.1 实验部分 |
4.3.1.1 实验试剂 |
4.3.1.2 材料制备 |
4.3.1.3 器件制备 |
4.3.1.4 测试仪器 |
4.3.2 结果与讨论 |
4.3.2.1 形貌与结构表征 |
4.3.2.2 压电转换性能表征 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
致谢 |
(10)金属基纳米粒子的制备及其在碱金属离子电池负极中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池简介 |
1.2.1 锂离子电池的结构与工作原理 |
1.2.2 锂离子电池的负极材料 |
1.3 钠离子电池简介 |
1.3.1 钠离子电池的结构和工作原理 |
1.3.2 钠离子电池的负极材料 |
1.4 钾离子电池简介 |
1.4.1 钾离子电池的结构和工作原理 |
1.4.2 钾离子电池的负极材料 |
1.5 本论文的研究内容 |
第2章 实验与表征 |
2.1 实验药品和材料 |
2.2 实验仪器设备 |
2.3 材料的主要表征手段 |
2.3.1 X射线衍射分析 |
2.3.2 扫描电镜和透射电镜分析 |
2.3.3 X射线光电子能谱分析 |
2.3.4 N_2吸脱附测试 |
2.3.5 拉曼光谱分析 |
2.3.6 热重分析 |
2.3.7 电感耦合等离子体发射光谱分析 |
第3章 表面非晶化二氧化钛/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 SA-TiO_2/RGO复合材料的制备 |
3.2.2 电池组装和电化学性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 材料的制备与表征 |
3.3.2 电化学性能 |
3.4 本章小结 |
第4章 SnSb纳米粒子/三维氮掺杂纳米多孔碳复合材料作为钠离子电池负极材料的应用 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 SnSb/3D-NPC复合材料的制备 |
4.2.2 电池组装和电化学性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 材料制备与表征 |
4.3.2 电化学性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 多孔锡纳米球/氮掺杂碳纳米纤维复合材料作为钾离子电池负极材料的应用 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 Sn/N-CNFs复合材料的制备 |
5.2.2 KPBNPs的制备 |
5.2.3 电池组装和电化学性能测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 材料的制备与表征 |
5.3.2 电化学性能 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
攻博期间发表的学术成果 |
致谢 |
四、纳米纤维技术的开发及应用(论文参考文献)
- [1]功能性纳米纤维空气过滤材料的研究进展[J]. 胡倩,吴艳杰,张威,高翼强. 上海纺织科技, 2022(01)
- [2]计算机数据挖掘技术的开发及其应用分析[J]. 孟维成. 电子世界, 2022(01)
- [3]聚酰亚胺微纳米纤维气凝胶过滤与分离材料的结构与性能研究[D]. 申莹. 江南大学, 2021
- [4]聚乳酸功能复合膜的设计、开发与在生鲜食品中的应用研究[D]. 李密. 江南大学, 2021
- [5]静电纺纤维神经组织工程支架:材料、功能及结构设计策略[J]. 薛学鑫,刘哲鹏. 中国组织工程研究, 2022(28)
- [6]多酸基纳米复合材料应用于锂离子电池[D]. 胡汉斌. 北京化工大学, 2021(02)
- [7]静电纺纳米纤维光催化剂性能增强方法的研究进展[J]. 周园园,郑煜铭,吴小琼,邵再东. 纺织学报, 2021(11)
- [8]石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用[D]. 吴声豪. 浙江大学, 2021
- [9]静电纺压电纳米纤维膜基纳米发电机的制备及性能研究[D]. 孙博伦. 吉林大学, 2021(01)
- [10]金属基纳米粒子的制备及其在碱金属离子电池负极中的应用[D]. 李超. 吉林大学, 2021(01)