无机氧化物纳米纤维微观结构与柔韧性关系的基础研究

项目名称： 无机氧化物纳米纤维微观结构与柔韧性关系的基础研究

项目编号： No.U1232116

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 物理学II

项目作者： 丁彬

作者单位： 东华大学

项目金额： 60万元

中文摘要： 无机氧化物纳米纤维材料普遍存在脆性大、易断裂的缺陷，限制了其在高温过滤等领域的应用，本项目拟通过同步辐射动态表征技术原位研究纤维微观结构和柔韧性的内在关联，揭示无机纳米纤维的柔韧性机理，从而大幅度提升无机纳米纤维材料的柔韧性。近期申请者利用静电纺丝技术制备出具有一定柔韧性的SiO2纳米纤维膜，但其力学性能远未达到实际应用的要求。本项目中，申请者将利用上海同步辐射光源SAXS、XRD动态表征技术进一步展开纤维柔韧性机理的研究，原位考察无机纳米纤维微观结构动态演变过程，揭示聚合物/溶胶介稳体系微观结构调控机制；模拟胶粒在多物理输运条件下的固定化过程，建立胶粒质点迁移及相转变的动力学模型；明确无机纤维力学参量达到最佳协同模式时所应具有的本体结构特征，实现柔韧无机纳米纤维的弯曲刚度和弹性模量分别达到0.005-0.01gf?cm和1-1.5MPa的目标，以满足其在高温过滤等领域的应用要求。

中文关键词： 无机氧化物纳米纤维；柔韧性；同步辐射；静电纺丝；微观结构

英文摘要： The brittleness of inorganic oxide nanofibrous membranes significantly limited their application as high temperature filter materials. Previously, we already prepared a flexible silica nanofibrous membrane via electrospinning, however, its flexibility is still not good enough for practical application. Herein, we will use the SAXS, XRD techniques of Shanghai synchrotron radiation facility to study the flexibility of fibers. The detailed process listed as follows, in-situ investigation of microstructure evolution of inorganic nanofibers, revealing the microstructure evolution law of metastable polymer/sol system, simulation of colloidal particles immobilization process, establishing the immigration and phase transformation models of colloidal particles, clarification the bulk structure features of inorganic fibers to achieve the best flexibility, achieving the target of implement flexural rigidity and bulk modulus in the range of 0.005-0.01gf?cm and 1-1.5MPa, respectively, to fulfill its practical applications in various fields such as high temperature filtration, etc.

英文关键词： Inorganic oxide nanofibers；Flexibility；Synchrotron radiation；Electrospinning；Microstructure