基于聚合物/溶胶相分离的柔性氧化硅纳米纤维膜成型机理及增强机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51903127
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0301.高分子材料制备
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Silica nanofibrous materials with high-temperature resistance, high porosity, and small pore size could act as a light and high-efficiency thermal insulation materials for applications in fields such as aerospace, building, and transportation. However, most silica nanofibrous materials are fragile, which have restricted their practical applications. Recently, we have fabricated the silica nanofibrous materials with certain flexibility, but the mechanical properties were difficult to meet the requirement in actual applications. This proposal is aiming to solve the important issues including the mechanism for the phase separation of polymer/sol and the flexibility of silica nanofibrous materials. The proposal will mainly focus on the researching the effect of the separation of polymer/sol on the mechanical properties of silica nanofibrous materials, which will carried out from analyze the physicochemical properties of polymer/sol to reveal the mechanism of polymer/sol separation in electrospinning process. In order to demonstrate the optimized structure of silica nanofiber when it obtains the optimal flexibility, we need to clarify the effect of polymer/sol separation on the formation and microstructure of silica nanofibers, build up the association between the microstructure and mechanical properties of silica nanofibrous materials. Finally, the goal for fabricating the silica nanofibrous materials with tensile stress of 10 MPa and tensile strain of 15% will be achieved to satisfy the requirements in the filed of high temperature thermal insulation.
氧化硅纳米纤维材料具有耐高温、孔隙率高、孔径小等优点,是一种轻质、高效的耐高温隔热材料,但是现有氧化硅纳米纤维材料普遍存在脆性大、不耐振动、结构易被破坏等缺陷,难以满足高温隔热材料领域的实际应用需求。通过采用静电纺丝方法,申请者获得了柔性氧化硅纳米纤维,但是该材料的力学性能仍不能满足实际应用。针对氧化硅纳米纤维制备过程中聚合物/溶胶体系相分离机制不清晰、柔性机理尚不明晰等关键科学问题,本项目将开展聚合物/溶胶体系相分离过程对力学性能影响机制研究,考察聚合物/溶胶体系相分离过程中体系物理化学性质的变化规律,揭示静电纺丝过程中溶剂诱导聚合物/溶胶体系快速相分离的机制,阐明聚合物/溶胶相分离过程对纤维成型及微观结构的影响规律,明晰微观结构与力学性能间的参数关联,建立增强氧化硅纳米纤维膜力学性能的科学方法,实现纤维膜拉伸强度>10MPa、断裂伸长率>15%的目标,以满足高温隔热领域的应用需求。

结项摘要

陶瓷纳米纤维材料因具有孔隙率高、孔径小、三维连通曲泽孔结构,在油水分离、隔热、催化等领域具有广泛的应用前景,但现有的陶瓷纳米纤维普遍存在脆性大、易断裂,而目前制备的柔性陶瓷纳米纤维材料仍存在的力学性能不足、柔性机理不明晰、种类少等瓶颈问题。针对该问题,本项目研究了均一、稳定聚合物/溶胶体系成型的边界条件,分析了静电纺丝过程中溶剂诱导聚合物/溶胶体系相分离的过程及机制,探究了聚合物/溶胶相分离过程对纤维成型及微观结构的影响规律,揭示了陶瓷纳米纤维微观结构与力学性能间的构效关系,制备出了具有良好柔韧性的SiO2串珠/纤维复合膜材料和力学增强型SiO2纳米纤维基复合材料,其拉伸强度为5.8MPa、断裂伸长率为13%、弹性模量为1.6MPa,同时还扩展制备出了结晶型柔性锆掺杂钛酸锶、钛酸钡纳米纤维膜材料,探索了柔性陶瓷纳米纤维材料在高效油水分离、可见光催化、抗菌等领域的应用。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Flexible zirconium doped strontium titanate nanofibrous membranes with enhanced visible-light photocatalytic performance and antibacterial activities
具有增强可见光光催化性能和抗菌活性的柔性掺锆钛酸锶纳米纤维膜
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2021.05.005
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Gao Xue;Li Mengyuan;Zhou Fang;王雪琴;Chen Shaojuan;Yu Jianyong
  • 通讯作者:
    Yu Jianyong
Flexible Stannum-Doped SrTiO3 Nanofiber Membranes for Highly Sensitive and Reliable Piezoresistive Pressure Sensors
用于高灵敏度和可靠压阻压力传感器的柔性掺锡 SrTiO3 纳米纤维膜。
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c17789
  • 发表时间:
    2021-10-29
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Gao, Xue;Zhou, Fang;Yu, Jianyong
  • 通讯作者:
    Yu, Jianyong
Synthesis of flexible BaTiO3 nanofibers for efficient vibration-driven piezocatalysis
用于高效振动驱动压电催化的柔性 BaTiO3 纳米纤维的合成
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2021.05.264
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    王雪琴;Gao Xue;Li Mengyuan;Chen Shaojuan;Sheng Junlu;Yu Jianyong
  • 通讯作者:
    Yu Jianyong
Wettable and Flexible Silica Nanofiber/Bead-Based Membranes for Separation of Oily Wastewater
用于分离含油废水的可湿性柔性二氧化硅纳米纤维/珠基膜
  • DOI:
    10.1021/acsanm.1c00092
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    ACS Applied Nano Materials
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Li Mengyuan;Gao Xue;王雪琴;Chen Shaojuan;Yu Jianyong
  • 通讯作者:
    Yu Jianyong
Renewable superhydrophobic PVB/SiO2 composite membranes with self-repairing for high-efficiency emulsion separation
具有自修复功能的可再生超疏水PVB/SiO2复合膜可实现高效乳液分离
  • DOI:
    10.1016/j.surfin.2022.102543
  • 发表时间:
    2022-12-17
  • 期刊:
    SURFACES AND INTERFACES
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Li, Mengyuan;Gao, Guohui;Yu, Jianyong
  • 通讯作者:
    Yu, Jianyong

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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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