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  • [原创]静电纺丝法拼装一维纳米结构单元及拼装体的功用研讨

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  • ucalery123
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  • 发表于:2017-12-12 11:01:54

静电纺丝法拼装一维纳米结构单元及拼装体的功用研讨

静电纺丝技能在制备一维纳米资料方面具有简略方便、规模化、纤维描摹可控等显着的优势,特别是经过将功用化组分直接加入到电纺溶液中能够制备各种复合纤维,克服了许多传统组成办法的缺陷。另一方面,在电纺碳纳米管等一维纳米资料时,发现碳纳米管在电纺纤维内会沿纤维轴向摆放,因而使用静电纺丝技能拼装一维纳米资料成为可能。迄今为止,虽然纳米资料表现出新颖的或许更好的性质,然而将纳米构筑单元大范围拼装成功用性微观资料、并保持拼装体的稳定性仍是当前该范畴的一个应战。本论文将会集阐述怎么经过静电纺丝技能完成电纺纤维与一维功用性纳米单元的有用复合、拼装及拼装体的功用研讨。经过电纺各种一维纳米结构单元,成功制备了纳米复合纤维,充沛证明了静电纺丝技能在大范围拼装一维纳米结构单元方面的广泛适用性、稳定性及简略方便性等特色;由电纺纤维和纳米结构单元构成的柔性自支撑无纺布具有可调控的光功用,并且在表面增强拉曼(SERS)及光热杀伤癌细胞等方面表现出很好的使用远景。获得的首要研讨结果如下:1、开展了经过静电纺丝技能在聚乙烯醇(PVA)纤维内大范围拼装金纳米棒的有用办法。研讨发现,金纳米棒均沿着电纺纤维轴向摆放,然后证明静电纺丝技能可有用地拼装金纳米棒。与传统拼装办法比较,本办法具有操作简便、可完成大规模拼装等长处。经过改动电纺溶液中金纳米棒的浓度,能够调节电纺纤维内金纳米棒之间的间隔,然后完成对电纺膜光学功用的调控。试验结果表明,与金纳米棒水溶液及相应的电纺溶液涂布膜比较,具有相同颗粒浓度的电纺膜的横向等离子体共振波长(TPB)和纵向等离子体共振波长(LPB)均显着红移;随着金纳米棒浓度的添加,复合薄膜的LPB则显着蓝移,并且宽化,而TPB没有显着变化,然后证明拼装对其光学性质的影响。制备的AuNR/PVA复合电纺纤维薄膜可作为SERS基底进行使用。研讨发现,柔性自支撑复合薄膜对3,3’-二乙基硫菁碘盐(DTTCI)分子有显着的SERS效应,在作为SERS基底进行使用时,具有高重现性及高稳定性等长处。此外,经过将PVA交联,制备的包覆有金纳米棒的复合薄膜有很好的光热效应:在808nm红外光照射下,尺寸为105mm2巨细的复合膜在60s内即可将1mL水由23℃加热到50℃;将复合薄膜像创可贴一样直接覆盖在癌细胞培养基上,进行癌细胞杀伤功用测验。试验结果表明,大部分癌细胞在30s内即可被杀伤。由此证明制备的复合膜在杀伤癌细胞方面具有使用方便,功率高级长处。2、根据以上有关拼装金纳米棒这种单组份纳米颗粒的基础上,展现了静电纺丝技能对复合纳米结构单元的拼装。首要经过静电吸附成功制备由相同维度、不同资料组成的金纳米棒-银纳米线拼装体。研讨发现,金纳米棒在银纳米线两边以头仇人方法摆放构成串状结构,经过操控金纳米棒与银纳米线的份额,能够改动银纳米线上金纳米棒间间隔,然后完成对其光学性质的调控:进一步使用静电纺丝技能将这种拼装体包覆在聚合物纤维内并进一步摆放,使金纳米棒-银纳米线拼装体沿着电纺纤维轴向摆放,完成二次拼装。对制备的电纺薄膜进行了光学表征,发现与复合纳米颗粒溶液及涂布膜比较,相应的电纺薄膜的LPB显着红移,并且峰变宽。同样对几种基底进行SERS研讨,发现具有相同量的金纳米棒-银纳米线拼装体的电纺膜比相应的涂布膜表现出更强的SERS效应以及更好的稳定性,进一步证明了拼装对复合纳米纤维膜功用的促进作用。别的,制备由相同资料组成的Au/SiO2/Au复合纳米结构单元,经过静电纺丝技能将其固定在聚合物纤维内并对其摆放,制备复合功用薄膜,研讨Si02层的刻蚀程度对复合薄膜功用的影响。3、进一步开展了使用磁场辅佐的静电纺丝技能大范围拼装超长纳米线。首要将制备的高长径比银纳米线进行电纺后,发现银纳米线被很好地包覆在PVP电纺纤维中,并且均沿着纤维轴向平行摆放;经过改动电纺溶液中银纳米线的浓度,可调控单根电纺纤维内银纳米线的数量:使用磁场辅佐的搜集技能进行搜集,可获得由平行摆放的电纺纤维组成的电纺薄膜,然后完成整个纳米纤维膜中银纳米线的平行摆放。别的使用聚合物自身的柔软性,制备了具有不同穿插视点的膜状资料和螺旋结构的纤维拼装体。相邻的银纳米线之间存在着电磁场,经过改动入射光的偏振视点能够调控电纺薄膜的紫外-可见光谱,进一步证明了静电纺丝技能对银纳米线的有用拼装。此外,静电纺丝超细碲纳米线,证明静电纺丝技能不但能够大面积拼装银纳米线这种刚性较强的一维资料,并且能够摆放像碲纳米线这种超细柔性一维资料。研讨发现,挑选碲纳米线不能很好分散地溶剂装备电纺溶液时,静电纺丝之后碲纳米线以束状拼装体包覆在聚合物纤维内,并沿着纤维摆放,构成具有核-壳结构的复合纤维。由于碲纳米线自身具有很高的反响活性,且小分子可渗透过聚合物抵达纤维内部,制备的复合纤维可作为微型反响器进行使用。

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