材料科学与工程学院卞军教授团队在国际复合材料领域一区期刊上发表论文

时间:2022-04-13来源:材料科学与工程学院编辑:严磊、卞军浏览:48设置

近日,我校材料科学与工程学院卞军教授“高性能高分子复合材料研究团队”在国际复合材料知名期刊Composites Part A(一区,IF:7.664)上发表了题为“Facile preparation of TPU conductive nanocomposites containing polypyrrole-coated multi-walled carbon nanotubes for a rapid and selective response in volatile organic compounds applications”的研究性学术论文。

空气质量与社会可持续发展、人类的身体健康、生命安全息息相关。随着工农业的发展,大气污染问题愈发严重,特别是大量有毒有害溶剂的使用以及挥发性有机物(VOCs)的不适当排放已经对空气质量造成了严重影响。因此,快速监测、预警和高效去除这些VOCs具有重要的现实意义。气体传感器是一种能够准确、快速、高效监测环境中有毒有害物质的仪器。而作为气体传感器的核心元件,气敏材料的研究一直是人们关注的重点。传统的气敏材料多为陶瓷材料和金属半导体材料,虽然其响应速度快,稳定性高,但较高的工作温度(通常在200oC以上)大大限制了其实际应用。近年来,随着高性能复合材料的不断发展,人们发现以高分子为基体制备的导电纳米复合材料能够用于VOCs的检测,且具有适应范围广、分子结构设计灵活、易加成型、柔性及成本低等优点。但这一类气敏复合材料也存在响应时间长,稳定性差等缺点。鉴于此,课题组通过在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面包覆聚吡咯(PPy)进行功能化改性后,填充到柔性热塑性聚氨酯(TPU)中制备出了TPU/MWCNTs-g-PPy导电纳米复合材料,并对其气敏响应性能进行系统测试,研究工作得到了同行的高度评价。

研究结果表明,所制备的导电纳米复合材料具有优异的气敏响应选择性、灵敏性及优异的响应稳定性和可恢复性。论文中还对导电纳米复合材料的气敏响应原理进行了深入分析说明,这为高分子基气敏传感器的开发和应用奠定了良好的基础。

该论文代表性结果如下:

Figure (a) Principle diagram of the preparation process of MWCNTs-g-PPy conductive nanofillers; (b) The preparation process of TPU/MWCNTs-g-PPy conductive nanocomposites.


Figure Gas-sensitive response selectivity of TPU/MWCNTs-g-PPy nanocomposites: (a) responsiveness of nanocomposites in different gases; (b) recovery of nanocomposites after adsorption of different gases.


Figure Gas-sensitive response behavior of TPU/MWCNTs-g-PPy nanocomposites. (a) Real-time variation of the response of TPU/MWCNTs-g-PPy nanocomposites in different concentrations of ammonia atmosphere; (b) Variation of the responsiveness of TPU/MWCNTs-g-PPy nanocomposites in different concentrations of ammonia atmosphere; (c) Real-time variation of the response of TPU/MWCNTs-g-PPy nanocomposites in different concentrations of ether atmosphere; (d) Plot of variation of responsiveness of TPU/MWCNTs-g-PPy nanocomposites in different concentrations of ether atmosphere.



Figure Resistance changes of TPU/MWCNTs-g-PPy nanocomposites during 6 cycles of adsorption-desorption in ammonia atmosphere.


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.106913

本论文的第一编辑是2019级的硕士研究生严磊同学。该同学在卞军老师的引导下长期从事高分子基气敏复合材料方面的系统研究工作。前期已以一作在Journal of Polymer Research上发表了SCI学术论文:“Comparative study on TPU/multi walled carbon nanotubes conductive nanocomposites for volatile organic compounds sensor applications, 2021, 28: 350, https://doi.org/10.1007/s10965-021-02717-5”。目前该团队的最新的研究成果也已经投递到国际知名期刊Journal of Colloid and Interface Science上。


编辑概况



卞军概况:卞军,博士、教授,硕导,四川省海外高层次留学回国人才。美国纳米协会(American Nano Society)成员,中国材料学会、中国复合材料学会、四川省塑料加工协会会员,四川省海外高层次人才专家服务团成员,教育部学位办硕士论文评审员,重庆、成都、长沙、宁波市科技局科技项目评审员。担任Journal of Applied Polymer Science, Composites Science and Technology, Polymer Engineering and Science, Polymer Composites, Journal of Polymer Engineering,《复合材料学报》及《材料导报》等10余个国际国内期刊的审稿人。任中文核心期刊《弹性体》编委。

长期从事高性能高分子结构与功能复合材料相关的教学与科研工作。近年来,参与了国家973计划项目,主持及主研国家教育部春晖合作计划项目、国家自然科学基金项目、国家级创新创业项目、四川省教育厅青年基金项目、四川省高校重点实验室开放研究基金项目等省级项目和企业委托合作项目20余项。

先后在Chemical Engineering Journal、Applied Surface Science、Polymer、Composites Part A、Polymer Engineering and Science、European Polymer Journal等国际期刊和《复合材料学报》《材料研究学报》《高校化学工程学报》等国内有影响力的期刊上发表了学术论文100余篇,其中SCI收录论文50余篇,EI/CSCD收录论文40余篇,出版专著2部,授权发明专利6项。


严磊,男,材料科学与工程学院2019级材料科学与工程专业研究生,从事高分子基气敏复合材料方面的系统研究工作。读研期间获得研究生学业奖学金一等奖2次,二等奖1次。先后在国内外期刊上发表论文4篇,其中第一编辑SCI检索2篇(中科院1区1篇,影响因子:7.664;中科院3区1篇,影响因子:3.097)、中文核心期刊2篇。作为项目负责人主持校级课题2项(已结题1项)。

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