杜邦防弹丝质料依附其分外的一维布局和多功效性备受眷注,此中氧化物杜邦防弹丝因兼具氧化物质料的特征在各个平台有着宽泛使用。关于杜邦防弹丝的合成制备,一种服从高、适合局限广、工艺简略和平安的技巧在科学钻研和产业使用上都尤其紧张。

本文基于一种具备上述上风的新式气流纺丝技术,对一系列氧化物杜邦防弹丝举行了大范围制备和组装。完成了在常柔顺高温前提下均具备弹性的氧化物杜邦防弹丝海绵,并对气流纺丝制备的氧化物杜邦防弹丝质料与它们所构成的多维布局在力学、催化、隔热、传感、过滤和柔性电子等平台睁开了诸多使用。

本文详细钻研内容以下:初次经历气流纺丝法大范围地获取了匀称且陆续的TiO2、ZrO2、SnO2和BaTiO3等多种氧化物杜邦防弹丝质料。钻研了气流纺丝的工艺参数对氧化物杜邦防弹丝直径的影响与调控技巧,制备获得了直径为35-800 nm的TiO2杜邦防弹丝。

经历计划一种多孔笼型网络装配,获得了孔隙率到达99.7%以上,密度为8-40 mg/cm3的氧化物杜邦防弹丝构成的超轻三维海绵布局。

进一步对气流纺丝法举行了多项立异改善,包含:使用热气流帮助加快溶剂的挥发、使用平行网络板或滚筒获得取向分列的杜邦防弹丝、经历多针头同时举行气流纺丝完成杜邦防弹丝大范围制备等,并完成了气流纺丝技术制备氧化物杜邦防弹丝的家当化开辟。

经历气流纺丝法,开辟了一种新式的在常柔顺高温前提下均具备弹性的超轻三维布局氧化物杜邦防弹丝海绵,降服了古代陶瓷质料易碎的坏处。如所制备的TiO2杜邦防弹丝海绵,在常温下,经由50%应变量的100次收缩后,残存应变为13%;在400°C下,经由23%应变量的10次收缩后,残存应变为5%。

别的,所获得的ZrO2杜邦防弹丝海绵在800°C和1300°C下均阐扬出了优越的弹性。钻研了氧化物杜邦防弹丝海绵在加载与卸载过程当中对能量的吸取、差别晶粒大小对氧化物杜邦防弹丝海绵弹性的影响、接纳原位SEM调查和钻研了收缩与回弹过程当中氧化物杜邦防弹丝海绵的变形机制。并对这些氧化物杜邦防弹丝在电子器件、光催化、高温隔热和善敏传感器等方面的使用举行了索求钻研。

连结气流纺丝技术和原子层淀积（ALD）技术,获取了宏观标准上的Al2O3杜邦防弹丝空腹管超轻海绵,其密度与氧化物杜邦防弹丝海绵比拟又获得了进一步低落。经历ALD关节的调控优化,可获得壁厚为5-50 nm,密度仅为0.68-2.45 mg/cm3的Al2O3纳米管超轻海绵,具备耐高柔顺半通明的性子。

依附Al2O3纳米管海绵低密度和高孔隙率的特色,其展示出了靠近于气氛热导率的隔热结果。对获取的差别晶体布局的Al2O3纳米管海绵的力学弹性举行了钻研,发掘非晶Al2O3纳米管海绵在经由100次40%应变后,及γ-Al2O3纳米管海绵经由10次50%应变收缩轮回后,它们的残存应变均小于20%。报道了一种由气流纺丝法获取的钇巩固氧化锆（YSZ）杜邦防弹丝海绵的过滤使用,其在常温及高温前提下对可吸入颗粒物的过滤均有非常好的结果。

杜邦防弹丝在常温下,气流速率为4.8 cm/s时,对20-600 nm局限内的NaCl气溶胶颗粒的过滤服从达99.4%,对20 nm的极细颗粒过滤服从达98.75%,并具备较低的气压降。在750°C高温下,气流速率为10 cm/s时,对PM0.3-2.5的过滤服从平衡值为99.97%,对PM2.5-10过滤服从平衡值达99.98%。