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期刊信息/Journal information
南通大学学报（自然科学版）
南通大学
南通大学学报（自然科学版）

南通大学

袁银男

季刊

1673-2340

xbzkb@ntu.edu.cn;ntuzk@163.com

0513-85012868

226019

江苏省南通市啬园路9号

南通大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Nantong University(Natural Science)
查看更多>>本刊是南通工学院主办的自然科学类学术刊物，主要刊登基础科学和工程科学方面的学术论文。
正式出版
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    生物基水凝胶纤维的研究现状

    张昱旻刘雨茜吴玉婷潘志娟...
    1-11页
    查看更多>>摘要：水凝胶纤维兼具纤维的一维宏观结构和水凝胶的三维微观结构，已成为新型纤维材料领域的国内外研究热点，尤其是生物相容性好、可自然降解的生物基水凝胶纤维备受关注。为了全面系统地了解生物基水凝胶纤维的研究现状与发展趋势，文章综述了蛋白质基、纤维素基、藻酸盐基等多类生物基水凝胶纤维的国内外研究成果，总结了生物基水凝胶纤维的制备方法、主要性能特征及复合优势。其中，以丝素蛋白、胶原蛋白为代表的蛋白质基水凝胶纤维具有良好的可塑性;纤维素材料多以物理交联形式构筑水凝胶纤维并常作为增强材料;复合型藻酸盐基水凝胶纤维制备形式多样且适用范围广。此外，阐述了生物基水凝胶纤维在伤口敷料、药物输送、组织工程等生物医学领域及在应变、压力、温度和湿度传感等领域的应用，并提出了研制基于自然界生物质材料的水凝胶纤维所面临的机遇和挑战，为进一步制备高性能、多功能且绿色环保的生物基水凝胶纤维提供了参考。

    生物质材料水凝胶纤维蛋白质纤维素藻酸盐

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    微晶纤维素-热塑性聚氨酯核壳结构气凝胶纤维的制备及性能

    王庭丽宋理阳臧雪妍张子诺...
    12-20页
    查看更多>>摘要：为了提高气凝胶纤维的机械强力和隔热性能，采用微晶纤维素(microcrystalline cellulose，MCC)和热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane，TPU)同轴湿法纺丝，通过溶剂交换和冷冻干燥，制备具有MCC多孔气凝胶核层和TPU壳层的气凝胶纤维，并对MCC-TPU气凝胶纤维的形貌及化学晶体结构、热稳定性、力学性能和保温隔热性能进行分析测试。结果表明:MCC通过溶解和再生制备成MCC气凝胶纤维后，晶型结构由纤维素I型转变为纤维素Ⅱ型;MCC-TPU气凝胶纤维内部具有多级孔隙结构，存在介孔和微孔孔隙(密度0。169 g/cm3，比表面积6。460 m2/g，平均孔径17。005 nm);当MCC质量分数为1。5％、TPU质量分数为25％时，所制备的MCC-TPU气凝胶纤维拉伸性能最好，断裂强力和断裂伸长率分别达到2。32 MPa、567。47％，比MCC质量分数为3。0％、TPU质量分数为0％时所制备的气凝胶纤维分别增加了 246％和11 027％，可以编织成纺织品，具有良好的机械性能和柔韧性;TPU的引入使气凝胶纤维整体的热稳定性得到了提高，MCC-TPU气凝胶纤维与热台温差最高可达22。48 ℃，整体红外发射率低于0。5，热辐射降低，在高性能保温纺织品领域有着很好的应用前景。

    微晶纤维素气凝胶纤维核壳结构机械性能保温隔热

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    载镍铁双金属微纳米纤维的构筑及其氧催化性能

    徐若杰王哲
    21-29页
    查看更多>>摘要：开发高效的非贵金属氧还原/氧析出(oxygen reduction/evolution reaction，ORR/OER)双功能电催化剂对发展锌空气电池(zinc air batteries，ZABs)至关重要。文章以载有镍(Ni)、铁(Fe)金属的有机框架化合物为母体，利用静电纺丝技术制备了多级结构微纳米纤维，后经高温碳化，获得载有Ni、Fe双金属的微纳米碳纤维催化剂。探究了金属类型及负载方式对催化剂的ORR和OER催化性能的影响，结果表明:Ni和Fe之间的协同作用能够有效增强Ni基催化剂的OER催化活性，但Ni的引入会抑制Fe基催化剂的ORR催化活性。通过分步负载法使得Ni和Fe金属原子分离锚定时制备得到的纤维催化剂(Ni@PCF-Fe)，具有较好的ORR/OER双功能催化性能:ORR半波电位为0。793 V(vs。RHE)，OER在10 mA/cm2电流密度时的电位为1。590 V。以Ni@PCF-Fe与氧化钌(RuO2)为正极催化剂组装的ZABs具有较好的电化学储能性能:开路电压为1。43 V，功率密度为108。48 mW/cm2。

    双功能氧催化剂过渡金属催化剂微纳米纤维氧还原/氧析出锌空气电池

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    多针头水浴静电纺电场模拟及电压对纳米纤维包芯纱结构的影响

    王小虎周歆如岳欣琰韩潇...
    30-38页
    查看更多>>摘要：纳米纤维纱线的制备一直面临着力学性能较弱和性能利用不完全的问题。针对上述问题，采用自制多针头水浴静电纺丝设备制备皮芯结构纳米纤维包芯纱，考察了电压对多针头静电纺丝工艺的影响。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布，分析多针头情况下的电场分布情况，以探究多针头产生多电场的协同作用及不同电压下纳米纤维包覆层的结构。对纳米纤维包芯纱的形态结构、孔隙率、包覆比、结晶性能和力学性能等进行分析测试。结果表明:多针头水浴静电纺丝技术可以制备具有良好皮芯结构的纳米纤维包芯纱;皮层纳米纤维的直径随着电压的增大呈先减小再增大的趋势，当电压为24 kV时，纳米纤维的平均直径达到最小值(101。42±17。25)nm，且得到的纳米纤维包覆层具有最好的力学性能(断裂强力为(12。99±1。33)cN);结晶度随着电压的增大呈先增后减的趋势，当电压为26 kV时，纳米纤维包覆层的结晶度达到最大值16。45％。

    纳米纤维包芯纱多针头电场模拟电压

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    氧化铝纤维表面晶须的生长控制

    朱彧楠马晓东马小民张伟...
    39-45页
    查看更多>>摘要：氧化铝(Al2O3)纤维基复合材料是广泛应用于航天航空领域的隔热材料，但Al2O3纤维与复合基体间的弱界面结合导致的界面失效会极大地影响纤维增强效果，通过真空浸渍和冷冻干燥技术在Al2O3纤维表面生长莫来石晶须可以有效解决此问题。文章采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射分析(XRD)对莫来石晶须的表观形貌、晶型结构进行分析，探讨了碱硅胶用量对晶须生长形貌的影响，最后将其与SiO2气凝胶复合研究Al2O3纤维/莫来石晶须的界面增强对复合材料力学性能的影响。结果表明:碱硅胶用量为2。8 mL的莫来石晶须形貌最佳，直径约为60 nm，与标准卡片对比证明所长晶须确为莫来石晶须。生长莫来石晶须的Al2O3纤维/莫来石晶须增强SiO2气凝胶在10％应变的加载下压缩强力为38。3 kPa，较生长前提高了70％。

    无机陶瓷纤维Al2O3纤维晶须界面增强复合材料

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    纤维基柔性传感器的应用现状及发展趋势

    范松柏廖文怡吴玉婷潘志娟...
    46-57页
    查看更多>>摘要：纤维基柔性传感器作为一种基于纤维材料的柔性器件，不仅具有纺织品的柔韧性，还兼具信号感知与处理等功能，因其结构多样性和可组合设计性的优势，受到研究人员的广泛关注，在智能服装、医疗健康、人机交互和机器人触觉等领域具有广阔的发展前景。文章结合近年来国内外纤维基柔性传感器领域的研究成果，从力敏传感、气敏传感、温敏传感、湿敏传感、生物传感等五大方面全面综述了纤维基柔性传感器的应用现状，着重分析了能够满足不同应用需求的纤维基柔性传感器的结构设计策略、性能改善途径及相应的制备方法，对相同类型的传感器从原料制备、工作机制等方面进行了比较，最后对纤维基柔性传感器未来发展所面临的挑战和机遇进行了总结与展望。未来，随着传感器灵敏度、分辨率和稳定性的不断提高，纤维基传感器将趋于向材料多元化和绿色化、功能集成化和智能化及应用领域扩大化发展。

    导电纤维柔性传感器智能可穿戴健康监测运动识别

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    涤纶表面等离子体-纳米TiO2整理及其光催化性能研究

    赵紫瑶栾睿莫慧琳聂昊...
    58-66页
    查看更多>>摘要：为了制备具有光催化活性和抗菌性能的功能性纺织品，采用等离子体技术对涤纶织物表面进行预处理，并将纳米TiO2光催化剂负载到涤纶织物表面，制备等离子体-TiO2-涤纶复合光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)，分别对光催化材料的表面形貌、结晶结构、元素化学组成进行分析;并在模拟太阳光照射下，以亚甲基蓝为有机污染物模型，探讨了等离子体处理时间对涤纶织物表面光催化性能的影响;以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为测试菌种，探讨了等离子体处理时间对涤纶织物表面抗菌性能的影响。结果表明:经等离子体处理后负载TiO2的涤纶织物表面呈超亲水，负载TiO2后吸水时间仅190 ms。扫描电镜结果显示:随着等离子体处理时间的延长，涤纶织物表面纳米TiO2负载量逐渐增加。光催化降解实验结果表明:经等离子体处理2 min的涤纶织物在模拟太阳光下具有更高的降解率，用其对模型污染物亚甲基蓝处理90 min后，亚甲基蓝的降解率为94。5％。抗菌测试结果表明:经等离子体-TiO2整理后的织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率可达91。2％。

    涤纶等离子体二氧化钛光催化抗菌

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    活性炭纤维/木棉复合针刺材料的制备及其海水淡化性能研究

    汪航李素英张伟戴家木...
    67-73页
    查看更多>>摘要：随着人口数量剧增，人类社会对自然资源的需求不断增加，加上全球气候变化，特别是在土地干旱与内陆地区，淡水需求持续增加。文章利用针刺非织造技术制备活性炭纤维(activated carbon fiber，ACF)/木棉纤维(kapok fiber，KF)双层复合毡(activated carbon fiber/kapok fiber，CKF)，得到纤维基太阳能界面蒸发器。其中，底层KF的疏水性保证了材料具有良好的自浮性，顶层ACF的亲水性能够将水分向上传输。考察了纤维基太阳能界面蒸发器的结构稳定性、亲水性、热管理性能对蒸汽产生性能的影响，并探究其对海水的净化能力。选用不同面密度木棉针刺毡与活性炭纤维毡进行针刺复合，经过工艺优化，将针刺密度设定为120次/m2，使得材料在300-2 500 nm太阳光波段的吸收率高于95％。研究发现:选用面密度为200 g/m2的木棉针刺毡与面密度为278 g/m2的活性炭纤维毡进行针刺加固复合得到的材料，蒸汽产生性能最佳，在1。0kW/m2的光照强度下蒸发效率达到1。01 kg/(m2。h)，光热转换效率为65％，最高温度为64。6 ℃。研究结果可为高效太阳能水蒸发器的构筑提供新思路。

    木棉纤维活性炭纤维针刺海水淡化

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    三维角联锁衬经机织复合材料的纱线形态及力学性能分析

    徐瑞王颖杰张伟王海楼...
    74-81页
    查看更多>>摘要：在三维角联锁机织结构中，经纱和纬纱是不可或缺的构成部分，其纱线形态会影响复合材料的力学性能。在目前关于三维角联锁机织复合材料的研究论文中，复合材料内部纱线形态主要表现为伸直状态的纬纱与弯曲状态的经纱。文章通过调整经纱与衬经纱的排列方式和排列密度设计了 5种不同结构的试样，用于研究三维角联锁衬经机织复合材料中纱线形态的变化，并通过对其进行准静态弯曲与压缩试验研究其力学性能。结果表明:经纱与衬经纱排列密度的改变会引起经纬纱线形态的改变;通过减小经纱与衬经纱排列密度，增大相邻经纱间距，可增大经纱的力偶作用，使纬纱由伸直状态转变为弯曲状态、经纱由弯曲状态转变为伸直状态;试样中纱线屈曲波高状态对弯曲性能和压缩性能影响显著，具有较大屈曲波高的试样表现出较高的弯曲强度与较低的弯曲模量，受载方向上纱线屈曲程度较低的试样表现出较高的压缩强度和压缩模量。

    三维角联锁衬经织物复合材料纱线形态力学性能

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    木质素改性酚醛树脂胶粘剂的制备及应用

    王世星吕万万赵润格郭浩田...
    82-88页
    查看更多>>摘要：酚醛树脂是优良的胶粘剂材料，但存在易排放有毒物质、原料不可再生等缺陷。为了有效改善上述情况，提出一种采用木质素改性酚醛树脂的方法。在碱性条件下对木质素进行改性，然后用改性后的木质素与苯酚的邻、对位发生取代反应合成木质素基酚醛树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪、紫外分光光度计等仪器表征，探究了不同木质素取代率制备的酚醛树脂的特征，系统测试了改性后胶粘剂的固体含量和胶合强度。通过单因子实验得到最佳实验条件为醛酚质量比1。5∶1、木质素取代率30％、碱质量分数15％，该条件下制备得到的胶粘剂固体含量为52。33％，胶合强度达到2。21 MPa。分别用红麻木质素改性酚醛树脂、工业木质素改性酚醛树脂和未改性酚醛树脂胶粘剂黏合人造板，测试不同板材的胶合强度。结果表明:工业木质素改性酚醛树脂的胶合强度为未改性酚醛树脂的56％，红麻木质素改性酚醛树脂的胶合强度为未改性酚醛树脂的79％，表明所制备得到的红麻木质素基酚醛树脂优于工业木质素基酚醛树脂。

    木质素酚醛树脂苯酚酚化改性

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