丁 彬
東華大學教授、博士生導師、教育部長江學者特聘教授、東華大學紡織科技創新中心副主任
丁彬教授長期從事功能微奈米纖維紡織材料研究，在微奈米纖維材料成型理論、結構設計及技術應用方面取得了一系列進展。
主要致力於過濾分離用奈米纖維材料，柔性無機奈米纖維材料，奈米纖維氣凝膠材料以及纖維基柔效能源材料的研究。
易絲幫編輯部總結了丁彬教授課題組2021年部分研究成果，供大家交流學習。
1.ACS Nano：高透明奈米纖維膜作為高效去除PM0.3的透明口罩
➣東華大學丁彬/王先鋒報告了一種簡單而有效的拓撲結構的設計和開發，以建立多孔、透氣、高透明的奈米纖維膜(HLTFMs)。
➣合成的HLTFMs具有良好的光學效能(透光率高達90%)和高孔隙率(>80%)。
➣透過電場模擬揭示了這種有用的高透光性結構的形成，並提出了纖維膜結構實現高透光性的機理。
➣為了滿足人臉識別系統的需求，我們還製作了透明面罩來評估其過濾效能並分析其可行性。製備的濾膜透明度高(>80%)，壓降低(<100 Pa)，過濾效率高(>90%)。
DOI: 10.1021/acsnano.1c09055
2. ACS Appl. Mater. Interfaces ：用於高效保暖的超彈性和阻燃奈米/微纖維海綿
➣東華大學張世超/丁彬教授透過直接靜電紡絲製備具有超彈性、強阻燃和有效保溫效能的奈米/微纖維海綿。
➣透過對相對溼度的精確調節，構造出低體積密度、高孔隙度的三維蓬鬆海綿。
➣創造性地引入具有高極限氧指數(LOI)的機械魯棒性聚醯胺亞胺奈米纖維，以提高奈米/微纖維海綿的結構穩定性和可燃性。
➣開發的奈米/微纖維海綿具有質量輕（6.9 mg cm-3）、超彈性（100 次壓縮試驗後塑性變形約為 0%）、有效阻燃性（LOI 為 26.2%）和良好的保暖效能（熱導率） 24.6 mW m–1 K–1）。
DOI: 10.1021/acsami.1c19850
3. Chem. Eng. J.：具有彈性和高抗疲勞性的 ZrO2-SiO2 奈米纖維氣凝膠
➣東華大學丁彬/俞建勇/斯陽透過將柔性的ZrO2-SiO2奈米纖維組裝成蓬鬆的片狀拱形多孔結構，實現了具有優異彈性和高抗疲勞效能的陶瓷奈米纖維氣凝膠。
➣所製備的ZrO2-SiO2奈米纖維氣凝膠能夠快速從90%的應變中恢復，並表現出950 kPa(90%應變)的高壓縮強度和溫度不變超彈性(−196 ~ 1100℃)。
➣該氣凝膠具有較低的能量損失係數(0.28)和較高的抗疲勞效能，在1000次壓縮和釋放迴圈後的塑性變形為零。
➣其低導熱係數(0.0268 W m-1 K-1)和良好的高溫隔熱效能使其成為惡劣條件下理想的隔熱材料。
DOI: 10.1016/j.cej.2021.133628
4. Nat. Commun.：突破傳統的高效降噪柔性陶瓷奈米纖維海綿
➣東華大學俞建勇院士/丁彬/張世超透過結合定向冷凍乾燥技術和抗壞血酸還原方法，構建了具有分層纏結石墨烯網路結構的柔性陶瓷奈米纖維海綿(FCNSs)。
➣由於由柔性SiO2奈米纖維（SNFs）和還原氧化石墨烯（rGO）組成的獨特的分層糾纏結構，獲得的FCNSs具有超低體積密度（2 mg cm-3）、溫度不變的超彈性和良好的彎曲性。
➣FCNS 顯示出增強的寬頻噪聲吸收效能（63-6300 Hz 下的降噪係數為 0.56）和輕質特性（9.3 mg cm-3），以及在 –100 °C到 500 °C 的溫度範圍內具有高穩定性。
DOI: 10.1038/s41467-021-26890-9
5. Adv. Funct. Mater. ：靜電紡成功開發徑向奈米纖維補片用於傷口管理
➣東華大學俞建勇/丁彬/李曉然等研究團隊受睡蓮科植物王蓮徑向分支結構啟發，提出了一種可程式設計的策略來構建徑向組裝的奈米纖維補片。
➣該結構具有快速部署特性、強大的抗破裂承載能力，可促進其在四肢運動的關節創傷中的應用。
➣由於基質金屬蛋白酶MMP-9觸發GelMA塗層降解，該補片將在炎症微環境中被賦予“按需”抗炎藥物遞送，而基質細胞衍生因子（SDF1α）“中心-外周” 梯度變化可刺激MSC向病變部位募集。
DOI: 10.1002/adfm.202109833
6. J. Mater. Chem. A ：用於隔熱的超高強度，抗剪下，高彈性層狀結構的陶瓷奈米纖維氣凝膠
➣東華大學丁彬/斯陽團隊透過將二氧化矽奈米纖維與鋁硼矽酸鹽 (AlBSi) 基質相結合，設計具有超高機械強度、優異的抗剪下性、高彈性和良好的耐火性的新型層狀結構陶瓷奈米纖維氣凝膠。
➣SiO 2奈米纖維氣凝膠（SNFA）具有60%壓縮應變快速恢復、60%壓縮應變超過160kPa的超高強度、20%可恢復應變時剪下強度高達21kPa、優異的抗壓縮和剪下疲勞等綜合性能，以及不受溫度影響的不變的高彈性。
➣全陶瓷成分的特性賦予SNFA耐高溫（最高溫度可達1100°C）和隔熱效能（25°C時的導熱係數為0.0389 W m -1 K -1）。
DOI: 10.1039/d1ta08879c
7. Small Methods：受蜂窩啟發製備超強吸溼奈米纖維網
➣東華大學丁彬/王先鋒利用靜電紡製備蛛絲狀駝峰奈米纖維，並自組裝成一種仿生、超柔、高彈性和堅韌的奈米纖維膜(NFM)為基礎的集水器，該集水器具有高度有序的蜂巢式梯度網路結構。
➣所得 NFM 表現出超柔韌性、高拉伸強度 (2.9 MPa)、優異的彈性和良好的韌性 (3.39 MJ m -3)，使其可以用作吸溼材料的框架。
➣在95%相對溼度條件下，96小時內達到4.60 g g−1的超高平衡吸溼能力，吸溼和輸溼速度快，耐久性好，實現微小水滴的定向輸送和收集。
DOI: 10.1002/smtd.202101011
8. Nano Lett.：具有平行排列導管的奈米片狀鋯纖維氣凝膠用於快速降解神經毒劑
➣東華大學丁彬/斯陽展示了一種可伸縮的三維空間限制合成策略來製造奈米薄片工程鋯纖維氣凝膠(NZFAs)。
➣該方法使立體的Zr(OH)4奈米片垂直、均勻地原位生長在相互連線的纖維骨架上，顯著擴大了表面積，併為CWA催化提供了豐富的活性位點。
➣合成的NZFAs具有超低密度(> . 0.37 mg cm-3)、90%應變下的形狀記憶行為和40%應變下106次壓縮迴圈下的抗疲勞效能。
➣其高透氣性、突出的吸附性和可重複使用性使其成為最先進的化學防護材料。這項研究可能為開發下一代氣凝膠催化劑及其他領域提供一條途徑。
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03246
9. Adv. Mater.：絲綢般柔性氧化陶瓷奈米纖維可折千紙鶴
➣東華大學丁彬教授/閆建華團隊受“魔尺拼圖”啟發，透過將球磨和彎曲牽拉策略與傳統的溶膠-凝膠靜電紡絲相結合，製作出具有類似磚和砂漿結構的高階柔性TiO2 NFs膜，可以摺疊而不斷裂。
➣球磨紡絲溶膠和靜電紡絲前驅體彎曲牽拉可誘導TiO2晶粒有序組裝(磚)，並在TiO2 NFs中形成長程有序孿晶界或非晶晶界(砂漿)。
➣單個TiO2 NF的彈性模量為≈20.8 GPa。力學試驗表明，TiO2薄膜的模量為22 mN，但拉伸模量為30 MPa。
➣本研究報道的策略是可擴充套件的，其他陶瓷NF膜，如ZrO2 (46 mN, 51 MPa)和SiO2 (22 mN, 702.9 MPa)，也顯示了傳統陶瓷塊不具備的顯著柔性。
DOI: 10.1002/adma.202105011
10. Adv. Funct. Mater.：具有分層籠狀結構的超柔韌奈米纖維氣凝膠實現可再生抗菌空氣過濾
➣東華大學丁彬/斯陽透過將電紡二氧化矽奈米纖維、細菌纖維素奈米纖維和疏水Si-O-Si彈性粘結劑結合，利用自底向上的方法構建具有可再生抗菌效能的籠狀結構超柔性奈米纖維氣凝膠(CSAs)。
➣所得氣凝膠具有高孔隙率、疏水性、超彈性、可摺疊性、可再生氯化能力 (>5400 ppm)。
➣對 PM0.3 具有高過濾效能 (>99.97%, 189 Pa) 、優異的抗菌和抗病毒活性 (6 log 5 分鐘內減少），使氣凝膠能夠攔截和滅活空氣中的致病汙染物。
➣CSA的成功合成為設計用於公共衛生保護的高效能空氣過濾材料提供了新的可能性。
DOI: 10.1002/adfm.202107223
11. Nano Lett.：多生物啟發和多結構整合圖案化奈米纖維表面，用於自發和高效的霧氣收集
➣東華大學丁彬/王先鋒從奈米布沙漠甲蟲、蜂巢和豬籠草的獨特微結構和功能中學習，提出一種多生物啟發的圖案霧收集器，具有親水的奈米纖維和疏水的光滑基材，用於自發和高效的收集霧。
➣親水性奈米纖維凸起顯示出由電紡奈米纖維自組裝的蜂窩狀蜂窩狀網格結構，奈米纖維集霧器的集水效率為1111 mg cm-2 h-1。
➣親水的奈米纖維顆粒增加了有效集霧面積，疏水的光滑基材促進收集的水向所需方向快速輸送，減少了二次水分蒸發，最終實現了微小水滴的快速定向輸送和高效集水。
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02788
12. ACS Nano：奈米多孔工程海綿纖維分子篩實現精確的分子分離
➣東華大學丁彬/斯陽透過在分子水平上奈米空間受限的鏈堆積調節，建立具有分級、可定製和分子定義的奈米孔徑的有趣的海綿纖維分子篩。
➣在海綿纖維宏觀/介孔骨架中原位構建了二級超微孔(<7 Å)和微孔(<2 nm)，實現了孔徑分佈的可調。
➣所製備的PFMs具有超高比表面積(860 m2 g-1)、大孔容(0.6 cm3 g-1)、自立效能和優異的分子篩效能等綜合性能，廣泛應用於苯乙酮/苯乙醇分離、過氧化氫純化、乙酸乙酯分離和CO2吸附等領域。
➣該材料的製備為大規模化工、能源和環境操作過程中用於分子分離的高分子纖維篩的設計和開發提供了一條可行的途徑。
DOI: 10.1021/acsnano.1c04575
