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东华大学俞建勇院士、丁彬教授及王先锋教授共同主编新书

浏览次数: 日期:2019-3-2 17:07

静电纺丝技术起源于20世纪30年代,并在近30年的时间得到蓬勃的发展,该技术制造成本低廉、工艺简单,可快速获得纤维直径从几纳米到几微米且品种繁多的超细纤维,因而被公认为是最具有批量制造纳米纤维材料潜力的重要方法之一。具有三维立体空间结构的静电纺纳米纤维材料,不但具备纳米颗粒尺寸微小、比表面积大等特征,同时它还有力学稳定性好、纤维膜孔径小、孔隙率高、纤维连续性好等优点,因而可以作为纳米科学和技术的基本构筑基元,广泛应用于信息、能源、环境、生物医学、国家安全等领域。

随着静电纺丝技术的发展,科研人员逐渐将研究重点从基础的静电纺丝理论及纤维的简单制备转向纤维结构的精细调控、功能化应用及批量化制造。编者长期以来一直从事静电纺丝技术及纳米纤维的基础与应用研究工作,并先后考察了静电纺丝技术在美国、欧盟、日本、韩国等发达国家学术界及工业界的发展情况。鉴于静电纺丝技术目前高速发展的势头以及静电纺纳米纤维商品化的快速来临,编者组织国内外静电纺丝领域30余位专家学者,包括德国的Andreas Greiner和Seema Agarwal教授,美国的Hao Fong、Xiangwu Zhang、Hongjun Wang、Ping Lu教授,澳大利亚的Tong Lin 教授以及国内的王策、刘天西、杨卫民、张克勤、赵勇、魏取福、莫秀梅、孙道恒、卢晓峰、龙云泽、王女、邓红兵、蒋少华、王雪芬、何建新、翟云云、缪月娥、李彦等专家学者,共同编写英文书籍Electrospinning: Nanofabrication and Applications(《静电纺丝:纳米纤维制备与应用》),该书于2018年底在荷兰Elsevier出版社出版,全书共26章,旨在详细介绍近年来静电纺丝领域的最新研究进展和未来的发展趋势。 

图1 《静电纺丝:纳米纤维制备与应用》

 

《静电纺丝:纳米纤维制备与应用》阐述了静电纺丝技术、纳米纤维材料制备方法及其潜在的应用前景。该书首先介绍了静电纺丝的原理和背景,概述了静电纺丝工艺及其发展历史,并简要讨论了静电纺纳米纤维的潜在应用。

图2 静电纺丝过程

 

书籍第二部分详细阐述了静电纺丝纳米纤维的制备方法,包括同轴静电纺、并列型静电纺、多通道静电纺、多针头静电纺、无针静电纺、静电喷网、近场静电纺、离心静电纺和熔体静电纺等,每一部分介绍时都从该方法的原理、装置、优化及特殊应用展开。利用这些方法,成功地制备了各种新型结构(如核-壳、中空、多通道、多芯电缆状、蛛网状等)的纳米纤维材料,这些新颖结构的纳米纤维材料在许多领域都存在着极高的科学研究价值和应用潜力。

图3 静电纺纤维制备技术:(A)同轴静电纺丝,(B)并列型静电纺丝,(C)多通道静电纺丝,(D)多针头静电纺丝,(E)无针静电纺丝,(F)近场静电纺丝,(G)静电喷网,(H)离心静电纺丝,(I)熔体静电纺丝

图4 静电纺纳米纤维形貌结构:(a-d)不同纳米纤维聚集体结构,(e-q)各种单纤维结构

 

书籍第三部分详细阐述了静电纺纳米纤维的应用及前景,重点介绍了静电纺纳米纤维在空气过滤、油水分离、水处理、食品和食品包装、蛋白质吸附、防水透湿服装、传感器、光学器件、二氧化碳吸附、超级电容器、锂离子电池电极、催化剂、组织工程、药物输送和酶固定化方面的应用研究。静电纺丝技术的最新进展为纳米纤维在国防与安全、生物医学、环境保护、能源电子等领域的应用提供了重要支撑。该书将为从事纤维材料和纺织品加工方面的工程技术人员,以及纳米技术、静电纺丝、纳米纤维和现代纺织领域的研究人员提供有价值的参考。

图5 静电纺纳米纤维的应用领域

 

著者简介

俞建勇,中国工程院院士,东华大学教授,博士生导师。国家新材料产业发展专家咨询委员会副主任,中国纺织工程学会副理事长,中国复合材料学会副理事长,上海市复合材料学会理事长,国务院学位委员会第七届纺织科学与工程学科评议组召集人,第七届教育部科技委材料学部、化学化工学部委员等。长期致力于纺织材料领域的科研与教学,在天然纤维资源开发、化学纤维创制应用、新型结构纱线、纺织复合材料和纺织功能材料等方面开展系列研究工作。获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖2项;合著书籍3部;发表论文400余篇;授权国家发明专利100多项;指导研究生100余名。获得的荣誉主要包括2007年纺织工业年度创新人物、2008年宝钢教育基金优秀教师奖、2010年全国优秀科技工作者、2011年中国纺织工程学会首届“中国纺织学术大奖”,2018年改革开放四十年纺织行业突出贡献人物。

丁彬,东华大学教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授,主要从事微纳米纤维材料的成型理论和结构设计及其在功能服装、国防军工、环境保护、柔性能源、生物医用、食品安全、土工建筑等领域的应用研究。获中国纺织工业联合会科学技术进步一等奖1项、中国纺织工业联合会科技进步二等奖1项、上海市技术发明奖一等奖1项、天津市科学技术进步二等奖1项;主编中文书籍1部、中文专著书籍1部、英文书籍2部,合著出版英文书籍12部,在国际核心期刊Science Adv., Nat. Commun., Adv. Mater., ACS Nano等发表SCI论文230余篇,总引9000余次,H指数61,获授权发明专利62项。获得的荣誉主要包括科技部中青年科技创新领军人才(2017)、教育部长江学者特聘教授(2016)、国家基金委优青(2014)、美国纤维学会杰出成就奖(2014)、教育部新世纪优秀人才(2011)、上海市曙光学者(2010)等。

 

王先锋,东华大学教授、博士生导师,主要从事功能非织造微纳米纤维材料的制备、结构调控及应用研究。迄今已在Prog. Mater. Sci.、Mater. Today、ACS Nano、Small等学术刊物上发表SCI收录论文50余篇、主编英文书籍1部、参编书籍章节7部、申请国家发明专利20余项;承担国家重点研发计划项目课题、国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金、上海高校特聘教授岗位计划、上海市青年科技启明星计划、上海市教委科研创新计划等项目;获第六届全国静电纺丝技术与纳米纤维学术会议杰出青年奖、上海市优秀博士论文、中国纺织工程学会陈维稷优秀论文等;现担任4个国际学术杂志编辑和20余个SCI期刊的特约审稿人。

 

本文摘编自俞建勇、丁彬、王先锋等著《Electrospinning: Nanofabrication and Applications》一书(Elsevier出版社,ISBN: 978-0-323-51270-1)。

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