《多流體複合電紡製備多通道纖維及其微觀力學性質研究》是依託北京航空航天大學，由王女擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多流體複合電紡製備多通道纖維及其微觀力學性質研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：王女
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於微納米纖維材料具有獨特的性質和功能，如輕質高強纖維在航空航天、國防、材料工程等領域具有重要的套用價值，因此製備結構可控的微納米纖維成為近年來的研究熱點之一。本課題採用新穎的多流體複合電紡技術，將有重要套用價值的碳材料前驅體聚丙烯腈、聚乙烯醇等為原料，製備具有新穎多核－殼、多通道結構的複合纖維/管，再經過預氧化、碳化等後處理得到多級結構的碳纖維/管。相比傳統的纖維材料，這種新型的複合結構纖維將具有更大的比表面積以及更輕的質量。該課題還將研究不同結構對纖維微觀力學性質的影響，探索其在輕質高強碳纖維材料方面的進一步套用。該項目將為複雜結構碳纖維材料的可控制備提供一個簡單、通用的方法，關於複雜結構纖維微觀力學性能的研究對輕質高強碳纖維材料的理論研究及其實際套用具有重要的意義。
結題摘要
一維納米纖維由於其獨特的性質和功能，一直是國內外的研究熱點，如何通過簡單的方法構築具有特殊結構的微納米纖維更是科學工作者追逐的目標。相比傳統的纖維材料，這種新型的複合材料將具有更大的比表面積以及更輕的質量。靜電紡絲技術具有顯著的簡易性、易操作性、普適性和多功能性，為我們製備具有特殊微納米結構的一維材料提供了一個有效的手段。本課題的研究目的是通過複合電紡的方法，製備具有多核－殼、多通道複合結構的微納米纖維，並探索其微觀結構對其力學性能的影響。本課題所製備的複合纖維及其微觀力學性能的研究，既具有創新性，又具有重要的科學意義和套用前景，有望在輕質高強材料上得到套用。本課題基本按原計畫進行了研究工作，設計改進了多流體複合電紡實驗裝置，最佳化實驗條件，製備了具有多通道結構的微納米纖維，並實現了其內部結構可控。採用微弱力測試系統對纖維的微觀力學性質進行研究。在實驗中我們發現，單根纖維的刺破過程很難直接觀察並測量，因此我們改進了實驗方案，利用微電子天平系統研究了拉伸斷裂性質與纖維內部結構的關係。實驗結果顯示，具有不同相比例的複合纖維具有不同的斷裂強度，且與兩種聚合物的比例密切相關，我們還進一步研究了電紡纖維膜的拉伸斷裂強度與材料組分、組成的關係。此外，我們還觀察了幾種生物體的內部結構，利用靜電紡絲技術，仿生製備了具有多孔結構的纖維材料。在近幾年工作的基礎上，我們總結了一維微納米材料的多級結構、性質、及製備方法等，撰寫了相關的綜述性文章。本項目的研究為複雜結構纖維材料的可控制備提供一個簡單的方法，同時，關於複雜結構纖維力學性能的研究對輕質高強纖維材料的理論研究及其實際套用具有重要的意義。
