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近日，東華大學俞建勇院士及丁彬教授帶領(lǐng)的納米纖維研究團隊利用溶膠-凝膠靜電紡絲和低溫結(jié)晶的工藝技術(shù)，制備出柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維膜。這一突破在業(yè)界引起了不小的轟動，使金屬氧化物陶瓷在可穿戴電子紡織品等新興領(lǐng)域中的應用成為可能。

金屬氧化物陶瓷主要應用于電子和能源等領(lǐng)域，由于材料本身特質(zhì)，表現(xiàn)出的物性硬且脆，彎曲時因應力集中，橫面易破裂或折斷。而柔性氧化物陶瓷納米纖維由于其存在多種不一致的相和晶界，在生產(chǎn)制備方面也一直難以突破。

該團隊利用了一系列表征技術(shù)，研究了形成復雜晶界的柔性變形機理，突破了柔性聚合物和硬陶瓷之間的界限，使其更符合特需工業(yè)生產(chǎn)需求。應用此技術(shù)能夠設(shè)計出一系列介于軟和硬界限之間的多元陶瓷材料，比如團隊近期開發(fā)了快離子導體鋰鑭鋯氧和鋰鑭鈦氧納米纖維材料。

值得一提的是在制備晶體鈦酸鋇方面，傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法需要在大于1200℃下煅燒至少12h，而該項生產(chǎn)工藝僅需在850℃下煅燒2h，極大的降低了能耗和時間成本。

研究速覽

通過制備穩(wěn)定的紡絲溶膠，在靜電紡絲和煅燒過程中形成凝膠和晶體納米纖維，深入研究了與晶體尺寸和晶界密切相關(guān)的柔性變形機理。穩(wěn)定的溶膠體系保證了鈦酸四丁酯(TBT)和Ba²⁺離子之間充分的納米級相互作用，以形成均勻的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在靜電紡絲過程中，溶膠經(jīng)過快速拉伸和相分離形成聚合物納米纖維。在隨后的煅燒過程中，聚合物模板被分解，并伴隨著晶體成核和轉(zhuǎn)變，以及BTO晶體納米纖維膜的晶粒生長、融合和致密化。所開發(fā)的柔性鈦酸鋇陶瓷納米纖維晶體膜可有效降低應力集中以降低大變形時的破裂風險，由此設(shè)計出壓電傳感器，在彎曲變形時候依然具有較高的靈敏度。

該研究以“PolymerTemplate Synthesis of Flexible BaTiO3 CrystalNanofibers”為題發(fā)表于《AdvancedFunctional Materials》上，有興趣的讀者可自行查閱。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.201907919