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2024年 第32卷 第10期    刊出日期：2024-10-10

上一期   

静电纺Janus纳米纤维膜的研究进展

王琦, 陈明星, 张威, 吴艳杰, 王新亚

2024, 32(10):  1-10. 

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鉴于Janus分离膜特殊的结构与性能，其在众多领域均展现出巨大潜力。通过静电纺丝法制备的Janus纳米纤维膜具有高比表面积、细长纤维结构和可控性等优势，受到广泛关注。为更好了解静电纺Janus纳米纤维膜的发展近况，文章对近年来静电纺Janus纳米纤维膜的研究进展进行了综述。重点介绍了静电纺Janus纳米纤维膜的制备方法，及其在水处理、空气过滤、生物医用等领域中的应用，讨论了静电纺Janus纳米纤维膜的制备及应用过程中的优势和缺点，并对未来发展进行展望，以期为静电纺Janus纳米纤维膜的发展提供一定参考。

高亲水性壳聚糖纳米纤维膜的制备及性能

戈亚锋, 王琰, 徐楚琪, JIRI Militky, DANA Kremenakova, 祝国成

2024, 32(10):  11-19. 

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为满足医用创伤敷料对高亲水性和抑菌性的要求，以壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)、甘油(GL)为原料，通过静电纺丝技术制备了PVA/CS/GL纳米纤维膜。对纳米纤维膜的形貌和结构进行表征，分析其热稳定性、亲水性、溶胀度和力学性能，并探究其抗菌性能。结果表明：当甘油质量分数为3%时，PVA/CS/GL纳米纤维膜综合性能最佳，具有较好的网状结构和均匀的纤维直径，其中甘油的添加改善了壳聚糖基纳米纤维膜亲水性差、力学强度低等不足。当加入质量分数为3%的甘油后，纳米纤维膜的接触角从53.3°降低至25.3°，在PBS缓冲液中的平衡溶胀率从239.5%提高到332.1%，拉伸强度和断裂伸长率分别从2.68 MPa、8.2%提升到5.83 MPa、17.9%。抗菌实验表明，PVA/CS/GL纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为94.39%、89.65%，表现出良好的抑菌效果。因此，该 PVA/CS/GL纳米纤维膜在医用创伤敷料方面具有潜在应用价值。

乳液静电纺制备PCL/TCH图案化纳米纤维膜

章军, 余景红, 李庭晓, 辛斌杰

2024, 32(10):  20-30. 

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为解决药物突释现象，实现药物的有效包埋和长效释放，设计了具有稳定皮芯结构的图案化微纳米纤维膜，用于药物控释领域。采用乳液静电纺丝技术，将盐酸四环素(TCH)作为模型药物，以聚己内酯(PCL)/六氟异丙醇(HFIP)作为油相、TCH/水溶液作为水相进行纺丝并优化工艺参数，使盐酸四环素(TCH)在纺丝过程中保持性能稳定并能够持续释放。同时，探究图案化对纳米纤维膜的力学性能、载药能力和TCH在体外释放性能的影响。结果表明：当药物质量分数为2%时，纺丝乳液的液滴均匀性较好，液滴的平均直径为0.65 μm，制备的纤维形貌均匀连续，平均直径为200 nm，药物累计释放率达到了52.15%；图案化纤维膜具有良好的柔韧性和延展性，断裂伸长率从78.65%提高到98.96%，载药能力和TCH在体外释放性能均有所提升，药物累计释放率从52.15%提高到65.60%。该研究表明，通过乳液静电纺丝技术，可以将模型药物TCH包裹在PCL的内部，有效改善PCL/TCH纤维膜的药物释放性能，同时图案化可进一步提高机械性能，因此，通过乳液静电纺制备的PCL/TCH图案化纳米纤维膜在医疗敷料方面具备一定的应用前景。

负载聚集诱导发光光敏剂纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

张亚南, 许冰洁, 李梦玮, 任浩天, 高玉洁, 王懿佳, 吴金丹

2024, 32(10):  31-39. 

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为解决光动力抗菌纤维活性氧（ROS）产率低、光敏剂易泄露等问题，以聚集诱导发光（AIE）分子（TPE-TCF）为光敏剂，与聚丙烯腈（PAN）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）共混，通过静电纺丝制备TPE-TCF@PAN/PVP纳米纤维膜，表征其化学结构、微观形貌和表面亲水性，并探究了其ROS产率和抗菌效果。结果表明：TPE-TCF@PAN/PVP膜（TPE-TCF质量分数为0.4%）具有高亲水性、光敏剂负载稳定性和ROS产率，超低功率白光照射20 min后，可实现对金黄色葡萄球菌（抑菌率大于96.2%）和大肠杆菌（抑菌率大于99.9%）的高效灭菌。该研究结果可为高效广谱抗菌的医用防护材料的制备和应用提供参考。

GA交联PVA/SA静电纺纳米纤维膜的制备及其湿气发电

2024, 32(10):  40-47. 

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为解决静电纺纳米纤维膜湿气发电器件吸湿后纤维易变形的问题，提高湿气发电器件的循环使用性能，采用戊二醛（GA）对聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）进行交联改性，通过静电纺丝技术制备了戊二醛改性聚乙烯醇/海藻酸钠（G-PVA/SA）纳米纤维膜，并将其应用于湿气发电。文章对G-PVA/SA纳米纤维膜的化学结构、微观形貌、结晶结构和力学性能进行了测试表征，研究了G-PVA/SA纳米纤维膜湿气发电机的发电性能和循环性能，并探索了其在监测传感方面的应用。结果表明：GA可使PVA/SA分子间发生交联，交联后的纺丝液粘度增加，所制备的G-PVA/SA纳米纤维膜纤维直径增大，结晶度上升，力学性能提高，但亲水性降低，其湿气发电性能略有降低。PVA、SA分子间的交联有效提高了纳米纤维的吸湿稳定性，保证了其湿气发电的循环稳定性。当溶液中加入GA的质量分数达2%时，所制备的纳米纤维膜在经10次循环后，湿气发电输出电压由0.38 V降至0.36 V（器件面积2 cm×2 cm），输出电压性能仅下降6.5%。基于其吸湿发电功能，该器件可有效监测湿气源（如人的手指等）的运动变化和人体呼吸的强度，在环境微能源采集、监测传感等方面表现出广阔的应用前景。

基于静电纺丝双重负载聚苯胺的纳米纤维膜制备及其在废水处理中的应用#br#

朱建政, 崔靖萍, 周岚, 张国庆

2024, 32(10):  48-55. 

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为了增强膜蒸馏对印染废水浓缩处理的效果，设计了双重负载聚苯胺纳米纤维膜，以提高废水蒸发浓缩的效率。首先在聚丙烯腈纺丝液中混合一定量纳米聚苯胺，利用静电纺丝制得聚苯胺掺杂纳米纤维膜，再通过表面接枝生长聚苯胺，形成双重负载聚苯胺纳米纤维膜。结果表明：通过双重负载提高了纳米纤维膜载体中聚苯胺含量且增加了膜的比表面积，其光热转换效应显著提高。一个太阳光强度下膜表面温度可在5 min内迅速升温至70 ℃以上，显示出极好的光热转换性能。水蒸发测试发现，在双重聚苯胺光热转换作用下，该膜最高水蒸发速率达到1.66 kg/(m2·h)。最后针对染料废水进行了浓缩实验，连续14 d的实验表明该膜具有良好的使用稳定性，使用前后水蒸发速率仅降低5.6%。经测试，使用过的膜经过再生处理后水蒸发速率仍达到1.60 kg/(m2·h)，表现出良好的抗污染和循环使用性能。上述研究结果为膜蒸馏技术的发展提供了有意义的参考，有助于新型蒸馏膜材料的开发。

静电纺丝纳米纤维在药物输送领域的应用

杨海贞, 魏肃桀, 马闯, 周泽林, 胡亚雯

2024, 32(10):  56-67. 

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药物输送系统能够最大限度地提高递送药物的治疗效果，并减少副作用，引起了研究者的广泛关注。随着患者治疗需求的不断增加，传统药物输送方法无法充分适应患者体内的需求。而基于静电纺丝纳米纤维的给药系统具有高比表面积、可调节孔隙率、良好的机械耐久性、药物包封性、生物相容性和高缓释性能，为药物载量和可定制释放特性提供了兼容的环境。文章通过对静电纺丝原理以及药物封装方法的阐述，体现了静电纺丝纳米纤维膜作为新兴药物输送载体的独特优势，同时探究了不同种类的载药纳米纤维膜在未来应用中的可能性。分析结果表明，通过静电纺丝法可以制备出不同形貌结构的纳米纤维，并通过合理结构设计可以调控药物在体内的释放行为和效率。因此，将载药纳米纤维功能化，可以得到具有药物缓释、抗菌、消炎等性能的药物输送系统，可为解决某些药物应用困难、收效甚微的难题提供新的途径。

 UiO-66@GO复合材料制备及其光催化性能

王震, 丁颖, 汪易平, 徐丽慧, 潘虹

2024, 32(10):  68-77. 

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为探究UiO-66的制备及应用，以四氯化锆为金属中心，采用水热法制备出UiO-66，并针对UiO-66的分散性较差、光生电子空穴对易复合等问题，以氧化石墨烯（GO）作为碳基材料对UiO-66进行复合修饰，通过后合成法成功制备出UiO-66@GO复合材料。通过FTIR、XRD、SEM、XPS、BET等对UiO-66@GO复合材料的结构进行表征，并以亚甲基蓝（MB）为底物，研究了pH值和质量比等因素对UiO-66@GO复合材料光催化性能的影响。结果表明：当pH为3、GO与UiO-66的质量比为1∶5时，制备出的UiO-66@GO复合材料对MB的光催化降解效率达到了96.4%，比单一UiO-66材料的光催化降解效率提高了1.1倍。以上所得结果可为UiO-66在处理印染废水方面的应用提供一定的理论参考。

长余辉海藻酸钠纤维的制备及其性能

王勇, 杜平凡

2024, 32(10):  78-84. 

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为了制备出具有长余辉功能的海藻酸钠纤维，拓宽海藻酸钠纤维和长余辉发光材料的应用领域，文章首先以硝酸锶、二氧化硅、氧化镁、氧化硼、氧化铕和氧化镝为原料，通过高温固相法制备了长余辉发光材料，再采用共混方式结合海藻酸钠制备出纺丝液，最后通过湿法纺丝制备了不同浓度的长余辉海藻酸钠纤维。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、荧光光谱仪、荧光余辉亮度测试仪和多功能力学测试仪对长余辉海藻酸钠纤维的微观形貌、化学结构、余辉性能及力学性能进行分析。结果表明：随着加入的长余辉发光材料质量增加，长余辉海藻酸钠纤维的余辉性能在不断提高，但纤维的强力呈下降趋势；当加入的长余辉发光材料质量分数为2.0%时，所制备的长余辉海藻酸钠纤维的综合性能达到最优。所制备的长余辉海藻酸钠纤维在夜行服和防伪标志等方面具有良好的应用前景。

超高强型超高分子量聚乙烯纤维多级热拉伸过程中的蠕变行为

郑硕, 王勇军, 金依林, 王刚强, 戴钧明, 吕汪洋

2024, 32(10):  85-93. 

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蠕变行为是限制超高强型超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维应用领域的关键因素。为研究超高强型UHMWPE纤维在多级热拉伸过程中的蠕变行为，以工业生产线上不同热拉伸倍率纤维为样品，采用二维广角X射线衍射仪、万能试验机和化纤高强丝蠕变性能测试仪，表征纤维在热拉伸过程中的凝聚态结构、力学性能和蠕变行为。分析了不同温度、应力下纤维蠕变率的变化规律，以及蠕变大小与纤维结构和力学性能的相关性。结果表明：随着热拉伸的分级进行，纤维的结晶和取向度分别可达88.97%和0.973，同步改善了纤维的力学性能和抗蠕变性能。当测试温度低于70 ℃时，纤维蠕变不明显；随着施加应力的增加，蠕变表现出快速增加和缓慢增长两个阶段，两个阶段的转变时间点随着温度和施加应力的增加而缩短。但当温度达到90 ℃时，纤维的蠕变呈现不断加速的结果，施加应力越大，后期的蠕变加速度也越大。当纤维发生10%的蠕变后，其断裂强力得到提高，而当蠕变超过20%时，力学性能转而变差。

基于切断称重法的并条机牵伸区内变速点分布

马文佳, 刘新金

2024, 32(10):  94-101. 

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为探究并条机牵伸区内纤维变速点分布的特点，以纺制定重为15.35 g/5m的普梳条和15.03 g/5m的精梳条为例，采用FA320A型高速并条机进行实验，对罗拉牵伸区中的须条进行定长的切断称重得到纤维质量分布，以其纤维质量变化率分布表征变速点分布，并在此基础上借助数据处理的方法分别给出定量表征牵伸区内纤维变速点分布稳定性、集中性、前移性的理论计算公式，并通过并条实验对所给出的公式进行了验证分析。结果表明：该理论计算公式可以判断出变速点分布的位置及状态；在此实验中，精梳条中的纤维在距前罗拉钳口线5~15 mm处变速相对集中且前移、稳定性好；普梳条中的纤维变速点分布较为分散，且远离前罗拉钳口线。该研究为变速点分布理论的发展提供了参考，有助于预测成条质量、提高并条效率。

基于ANSYS/APDL的织物导热性能影响因素

戚鑫涛, 何浩男, 李欣, 金肖克, 马雷雷, 田伟, 祝成炎

2024, 32(10):  102-113. 

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为研究织物导热性能的影响因素，提出了一种基于ANSYS的织物热传递有限元仿真二次开发系统。利用ANSYS/APDL软件对织物进行参数化建模，模拟分析在不同织物组织、织物紧度、经纬纱线材料条件下，织物中的热量传递过程及温度分布特征，并计算各织物的导热系数和蓄热系数。使用C-THERM TCi导热仪对织物样本的导热系数和蓄热系数进行测试，与模拟计算结果对比，发现模拟同实验测试结果的绝对误差值在4%以内，验证了该模型的有效性，并进一步探究了织物导热性能的影响因素。结果表明：在相同条件下，平纹织物的蓄热系数和导热系数最高，斜纹次之，缎纹最低；随着织物紧度的增加，织物的导热系数和蓄热系数也升高；随着纱线导热系数的上升，织物的导热系数和蓄热系数升高。研究结果对织物导热性能的参数化模拟仿真及后续开发良好导热性能的织物具有重要意义。

互补空间信息和隶属度修正的直觉模糊聚类苗族服饰图案分割#br# #br#

彭家磊, 黄成泉, 陈阳, 覃小素, 雷欢, 郑兰, 周丽华

2024, 32(10):  114-124. 

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苗族服饰图案分割对推动苗族服饰文化的数字化保护和传承具有重要意义。针对直觉模糊聚类算法鲁棒性差、对噪声敏感的问题，提出一种基于互补空间信息和隶属度修正的直觉模糊聚类苗族服饰图案分割算法。首先，该算法使用互补空间信息的加权平方欧式距离代替传统欧氏距离，用于提高算法的抗噪性能；其次，采用隶属度连接机制，减少算法的迭代次数，从而提升算法的运行速率；最后，利用图像的局部像素特征和空间关系，对邻域内的像素点赋予不同的权重来修正隶属度函数，以实现更为准确的分割。当混合噪声的密度为10%时，所提算法在合成图像数据集上的分割精度达到99.72%，在苗族服饰图案数据集上的划分系数和划分熵为97.23%和4.61%。实验结果表明，与相关算法相比，所提算法的分割精度更高、细节保留能力更强。

基于网络模型的《朝元图》服饰色彩分析与应用

王晓天, 刘文波, 王雨薇, 刘锋

2024, 32(10):  125-134. 

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为了客观地探究和反映元代壁画《朝元图》服饰的色彩设计思维，以260位神仙的服饰为研究对象，对其色彩特征和搭配关系进行量化研究。首先逐一去除每位神仙图像中的非服饰部分，使用中值滤波降噪平滑，建立样本库。再使用K-means聚类算法分别对男性和女性服饰进行色彩提取，使用Apriori关联规则算法挖掘色彩搭配规则，并以色彩网络模型呈现二元色彩搭配情况。然后基于孟塞尔色彩体系理论，进行色彩属性及色彩调和方式分析，发现《朝元图》男女服饰色彩都分为6种色系，色彩分布规律一致，色彩搭配多使用冷暖对比与明暗对比的调和。最后依据所得色彩网络模型，结合孟塞尔色彩理论挑选色彩搭配规则，进行瑜伽服色彩设计。研究结果可为现代服饰色彩的设计应用提供参考。

基于衬纬组织电加热针织服装的制备及其电热性能

关云霞, 李雅芳, 李磊, 赵义侠, 杨瑞, 王帅帅

2024, 32(10):  135-142. 

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为了拓展纬编衬纬组织在电加热针织服装上的应用，将镀银纱线作为衬纬纱线，均匀衬入纬编针织物中，织造3种不同组织的针织物并进行性能测试与分析。根据测试结果，选用结构最稳定、发热效果良好的空气层衬纬作为加热部位组织结构，设计并织造了一件电加热针织服装，同时进行发热性能测试。结果表明：在实验室温度为(20±2) ℃且额定电压为1.0~3.5 V的情况下，电加热针织服装的腹部加热单元的平衡温度由24.9 ℃逐渐升温至36.9 ℃；背部加热单元的平衡温度由25 ℃逐渐升温至35.9 ℃；腰部加热单元的平衡温度由24.5 ℃逐渐升温至34.7 ℃，各加热部位平衡温度均满足人体所需。该研究结果可为衬纬组织在电加热服装中的应用及市场开拓提供理论参考。