Nat. Commun.：静电纺丝纳米纤维上自觉构成纳米颗粒

假如没有低价而高效的制造纳米级物体，纳米技能的远景就无法实现，而这些纳米级物体一定进一步防备其聚拢。对付纳米颗粒来说尤其云云，与一般颗粒差别，其具有特别的光学、电子、磁性或催化特性。在电纺丝纤维中参加功效性纳米粒子是电纺丝研究的一个热门课题。

克日，美国加州理工研究职员通过一步电纺丝在平滑纳米纤维上自觉形成纳米颗粒，这是一种低本钱且可扩展的制备高外貌复合质料的要领。含有质子导电电解质的纳米纤维层，即磷酸铯二氢氢铯，由与聚合物混淆的透亮溶液匀称地沉积在大面积的基质上。在必然条件下，通常平滑的纳米纤维在其外外貌上大量天生磷酸二氢铯纳米颗粒。从电纺丝纤维的横断面图中看出，纳米颗粒来自于纤维内部的电解质，这些电解质在纤维沉积后被运送到外层外貌。纳米颗粒在纤维外貌的存在，使其外貌的电解质面积增大，终极进步了电催化性能。与利用开始进电极制造的燃料电池相比，用纳米纤维-纳米颗粒复合物的电极制造的固体酸性燃料电池孕育发生更高的电池电压。相干研究结果以“Spontaneous formation of nanoparticles on electrospun nanofibres”为题颁发于国际闻名期刊Nature Communications上

图1 静电纺丝历程的表示图。 这种纳米颗粒修饰的纳米纤维是由透亮溶液一步制成的，此中含有溶解的磷酸氢铯(CDP)和聚合物。在浸入溶液中的扭转电极上形成多个泰勒锥。在网络电极上吹热氛围，使得可以或许在低聚合物浓度下举行静电纺丝。具有CDP纳米颗粒的匀称纤维大面积沉积。

由纳米颗粒修饰的纳米纤维构成的胶束状复合布局的自觉形成历程如图所示。为了在产业生产中明显进步纳米纤维的产量，该研究利用无喷嘴电纺丝而不是传统基于喷嘴的电纺丝来生产这些布局。该工艺起首制备了一种与聚合物添加剂混淆的透亮溶液。当静电力凌驾液体外貌张力时，在滚筒外貌形成多个泰勒锥，开始电纺丝历程。当纳米纤维在沉积历程中和沉积后固化时，纳米颗粒晶体在其外貌自觉形成。

图2 初纺复合质料样品的扫描电子显微镜图像。图像表现纳米颗粒修饰的磷酸二氢铯（CDP） -聚乙烯基吡咯烷酮（PVP） -聚苯胺（PANI）样品作为PVP浓度的函数。PVP浓度高于30mg/mL时不存在聚合物珠粒。纤维上纳米颗粒的尺寸和密度随着PVP浓度的增添而增添。PVP浓度为30 mg mL^-1，均匀纤维直径最小。比例尺代表1μm

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