东华大学《ACS Nano》：受蜻蜓翅膀启发的高透明碳纳米纤维膜
1成果简介
2图文导读
图1.（a） 一组展示天然蜻蜓及其透明翅膀的光学照片。（b） 蜻蜓翅膀结构的简单等效模型和光透射图。（c） TCNFM制备示意图。TCNFM的FE-SEM图像：（d）拓扑结构，（e）晶胞，（f）静脉状结构，（g）翼膜状结构，其中（f）和（g）显示高度取向的纳米纤维。（h） 碳纳米纤维和内部纳米结构的TEM图像。（i） TCNFM的光学图像显示出良好的光传输性能和宏观表面形态。（j） TCNFM的各种应用：透明空气过滤器、透明柔性电子设备等。
图2:（a） 照片显示了光通过不同介质传播产生的模式：分别是空气、CNFM和TCNFM。（b） TCNFM和CNFM的透射率曲线和（c）吸光度曲线。（d） TCNFM在不同碳化温度下的透射率曲线：分别为600、800和1000°C。（e） 四种透射率分别为46%、40%、34%和20%的TCNFM的总透射率曲线、（f）孔隙率和（g–j）数字图像。
图3. (a) 显示碳材料吸收光的机制的示意图。示意图显示了光通过（b）无序CNFM和（c）TCNFM的传播机制。
图4. (a) 具有橡胶特性的独立的TCNFM的光学图像；它可以被弯曲、折叠和缠绕。(b) TCNFM的拉伸强度；对照样品是无序的CNFM。(c) 在600、800和1000℃下碳化的TCNFM的拉伸性能。(d) 从(c)中的不同碳化温度得出的TCNFMs的拉曼光谱。(e) TCNFM的屈曲性能测试（ε=80%）；插图：屈曲测试过程显示。(f) TCNFM的屈曲循环性能测试（ε=70%）。(g-j) 连续拉伸过程中TCNFM的单元格的SEM图像。(k) 连续拉伸下TCNFM的演变示意图。
图5：（a）不同气流速度下不同透光率的TCNFM空气过滤器的PM0.3去除率和（b）压降。(c) TCNFM空气过滤器在10次过滤之前和之后的透光率。(d) 透射率为46、40、34和20%的TCNFM的电阻率和(e)片状电阻；插图：用于照亮发光二极管的TCNFM的照片。(f) TCNFMs在200次弯曲循环下的导电稳定性测试；插图：弯曲显示。
3小结
总之，我们利用基于自主设计的差分电场的静电纺丝技术，成功制造了受蜻蜓翅膀启发的脉翼膜状结构的TCNFM。在相同条件下，这种仿生结构的透射增强效果比无序CNFM提高了≈18倍。所制备的仿生TCNFMs表现出较高的孔隙率（>90%）和良好的光学透过率（高达46%）。阐明了碳材料吸收光能的机理，并介绍了TCNFMs减少光吸收损耗并获得高透光率的机理。此外，独立式TCNFMs表现出优异的柔韧性和良好的拉伸强度和屈曲力学性能。还利用电子显微镜原位观察了单元结构的拉伸过程。此外，TCNFM显示高PMs。0.3去除性能高（>90%）和低压降（<100 Pa），以及低电阻率（<0.37 Ω·cm）的良好导电性能。因此，本工作可为TCNFM材料的开发提供有价值的见解。
文献：
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02667
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来源：文章来自ACS Nano网站，由材料分析与应用整理编辑。
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