静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用
静电纺丝技术制备纳米纤维的基本原理与应用
静电纺丝技术制备纳米纤维的基本原理与应用静电纺丝技术是近年来较为成熟的纳米纤维制备技术之一，具有高效、简便、易操作等特点。
本文将介绍静电纺丝技术的基本原理，探讨其应用领域，并简单举例说明。
一、静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是指将高分子溶液通过高压电场作用，形成纳米级的纤维。
其工作原理基于三个主要因素：高分子的表面张力、电荷密度和电场强度。
在电场的作用下，载有电荷的高分子溶液会形成电荷分布，随后在电场的作用下，溶液中的高分子链状分子朝向电极移动而形成了纳米级的纤维。
这些纳米纤维以径向跟随电场分布，并且由于高分子链间的极性相互作用力、表面张力等因素的固化作用下逐渐形成完整的纳米纤维膜。
二、静电纺丝技术的应用领域(一) 高分子工业静电纺丝技术在高分子工业上有着广泛的应用。
由于其纳米纤维的特殊性质，可以增强高分子材料的机械性能、光学性能、电学性能等特征。
高分子纳米纤维的应用范围涉及到纺织品、防辐射针织品、过滤器、滤清器、气凝胶、船用材料等。
(二) 食品科学静电纺丝技术在食品科学中也有着广泛的应用。
利用静电纺丝技术制备的纳米纤维对于食品中的油脂、营养成分、气味等具有吸附、封存、保护的效果。
同时，纳米纤维膜具有较高的透气性能和大表面积，可以被应用于保鲜、包装、防霉、防菌等方面。
(三) 医药领域静电纺丝技术在医药领域中的应用较为广泛。
制备高分子纳米纤维材料用于医疗设备的制造，例如口罩、医用手套、敷料等。
此外，静电纺丝在药物传输、生物识别、细胞培养、组织修复等方面也有着广泛的应用。
三、例子详解——静电纺丝技术制备抗菌口罩随着新型冠状病毒的传播，口罩成为了人们必备的生存物品。
传统的口罩材料往往有着较为严重的缺陷，无法对抗空气中的病原体产生作用，再加上长时间佩戴，出现细菌和真菌的滋生。
基于静电纺丝技术的口罩材料则可以有效地解决上述问题。
利用静电纺丝技术，制备的口罩材料具有高度的表面积，并且具有极佳的抗菌和透气性能。
制作静电纺丝纳米纤维膜的方法
制作静电纺丝纳米纤维膜的方法
制作静电纺丝纳米纤维膜的方法通常包括以下步骤：
1. 材料准备：准备需要制作纳米纤维膜的聚合物溶液，通常使用聚合物如聚乙烯醇（PVA）或聚丙烯酸甲酯（PMMA）等。
将聚合物溶解在合适的溶剂中，通常使用有机溶剂如甲醇、乙醇或氯仿等。
2. 水平拉丝机构设置：准备静电纺纺丝的装置，通常使用一台水平拉丝机。
将拉丝机的电极设置好，一个电极位于正极，一个电极位于负极，之间形成高电场区域。
3. 拉丝过程：将聚合物溶液放置在注射器或喷嘴中，调整流速和电压，控制纤维直径和丝密度。
通过操纵注射器或喷嘴位置，使溶液在高电场区域中流动，产生电荷分离和拉伸，从而形成纤维。
4. 收集纤维膜：将纤维膜在静电纺设备的收集器上收集。
通常使用平板、转鼓或旋转收集器来收集纤维膜。
5. 干燥处理：将收集到的纤维膜进行干燥处理，以去除残留的溶剂并增强纤维膜的稳定性。
以上步骤仅为一般的制作方法，实际操作时可能会根据具体的材料和设备进行调整和优化。
静电纺丝法制作纳米纤维膜具有简单高效、成本低廉等优点，是目前常用的方法之一。
静电纺丝技术制备纳米纤维和超级吸附材料
静电纺丝技术制备纳米纤维和超级吸附材料随着科学技术的不断进步，静电纺丝技术作为一种制备纳米纤维和超级吸附材料的新兴技术，引起了广泛关注。
本文将从静电纺丝技术的基本原理、应用领域、纳米纤维制备及其在超级吸附材料的应用等方面进行探讨。
静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是一种通过静电场将高分子溶液或熔融体拉伸成纳米级纤维的加工技术。
其基本原理是利用高电压静电场对液体喷射流进行加速、扩散和伸展，使得流体表面形成了一种薄膜，随着喷射流不断脱离电极，进一步拉伸形成了纤维。
其制备的纳米纤维具有高比表面积、高孔隙度、纳微尺寸、高比量等特点，适用于多种领域。
静电纺丝技术在漆、医药、服装等领域的应用静电纺丝技术的应用领域非常广泛。
在漆、医药、服装等领域中，其都有着广泛应用。
在漆领域中，静电纺丝技术制备的纳米纤维用作漆膜增强剂，可以改善漆膜的力学性能、耐划伤性能和撞击性能；在医药领域中，静电纺丝技术制备的纳米纤维材料可以用作药物载体、骨修复材料、生物医用材料等；在服装领域中，静电纺丝技术制备的聚合纤维，可以用于整理裙摆的褶皱和波浪，增加服装的美观性。
静电纺丝技术制备纳米纤维的方法静电纺丝技术制备纳米纤维有两种方法：溶液法和熔融法。
溶液法是指将高分子材料与有机溶剂混合，制成高分子溶液，通过静电纺丝技术制备纳米纤维；熔融法是将熔点低的高分子材料熔融成液态，通过静电纺丝技术制备纳米纤维。
在这两种方法中，溶液法的应用更为广泛，可制备出更加均匀的纳米纤维。
静电纺丝技术制备的超级吸附材料的应用除了在制备纳米纤维上的应用，静电纺丝技术在制备超级吸附材料方面也有着独特的优势。
超级吸附材料是指具有极高性能的吸附材料，广泛应用于水处理、空气净化等领域。
静电纺丝技术制备的超级吸附材料主要利用其高比表面积、高孔隙度等特点，可使其具有更高的吸附容量和效率。
其应用范围广泛，可应用于污染物的吸附、分离和储存等领域。
静电纺丝技术的未来发展随着科学技术的不断进步，静电纺丝技术在未来的发展前景非常广阔。
静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景
静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景一、本文概述本文旨在深入探讨静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景。
我们将详细阐述静电纺丝技术的基本原理，包括其工作原理、操作步骤以及关键影响因素。
接着，我们将概述当前静电纺丝纳米纤维的研究现状，包括纳米纤维的制备技术、性能调控以及应用领域等方面的最新进展。
我们将展望静电纺丝纳米纤维的未来应用前景，分析其在各个领域中的潜在应用价值以及可能面临的挑战。
通过本文的综述，我们希望能够为相关领域的研究人员提供关于静电纺丝纳米纤维的全面了解，并为未来的研究提供有益的参考和启示。
我们也期望能够引起更多研究者对静电纺丝纳米纤维技术的关注，共同推动其在各个领域的广泛应用和发展。
二、静电纺丝纳米纤维的工艺原理静电纺丝是一种利用静电场力将高分子溶液或熔体拉伸成纳米级纤维的技术。
其工艺原理主要涉及到电场力、表面张力和高分子链的缠结作用。
在静电纺丝过程中，高分子溶液或熔体被置于一个强静电场中。
当电场强度足够大时，液体表面电荷密度增加，形成泰勒锥。
随着电荷的不断积累，电场力克服表面张力，使得泰勒锥的尖端形成射流。
射流在电场力的作用下被迅速拉伸，同时溶剂挥发或熔体冷却固化，最终形成纳米级纤维。
在这个过程中，高分子链的缠结作用也起到了关键作用。
高分子链之间的缠结使得纤维在拉伸过程中保持一定的结构稳定性，防止纤维断裂。
缠结作用还有助于纤维在接收装置上的沉积和收集。
静电纺丝技术具有操作简便、纤维直径可控、可制备多种材料等优点，因此在纳米材料制备、生物医用、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
通过深入研究静电纺丝纳米纤维的工艺原理，可以进一步优化纺丝过程，提高纤维的性能和产量，为相关领域的科技进步做出贡献。
三、静电纺丝纳米纤维的现状静电纺丝技术自其诞生以来，在纳米纤维制备领域已经取得了显著的进展，并逐渐发展成为一种高效、可控的纳米纤维生产方法。
目前，静电纺丝纳米纤维的研究与应用已经涉及到了众多领域，如环境保护、生物医疗、能源科技、纺织工程等。
静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用
万方数据第４期董晓英等．静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用４９ｓｋｉ等∽ｏ的实验，随着距离减小，聚苯乙烯纤维上串珠分布增多，其原因与流速增加相同，即溶剂在到达接受装置前不能完全挥发。
１．４溶液浓度静电纺丝需要适当的溶液浓度。
当溶液过稀时，溶液会从针头喷射，不能形成连续的纤维。
而当溶液浓度过大时，粘度过高，纺丝行为不稳定。
韩国的Ｌｅｅ等¨ｕ研究了溶液浓度与串珠形貌的关系。
在电压为１５ｋＶ，接收距离为１２ｃｎｌ的情况下，聚苯乙烯在１：１的ＴＨＦ／ＤＭＦ溶液中进行静电纺丝，随着溶液质量分数从５％增加到１５％，串珠逐渐变细，变长，直至消失。
康奈尔大学的Ｔａｎ和Ｏｂｅｒｄｏｒｆ¨２１研究了不同浓度含５％氯化１，３．二氯－５，５．二甲基己内醯脲（ＤＤＭＨ）的尼龙６静电纺丝溶液粘度、电导率和纤维直径之间的关系。
随着溶液浓度增加，溶液粘度增大，电导率下降。
１．５溶剂挥发性静电纺丝溶液从针头喷出到达接收器的过程也是溶剂挥发的过程。
若溶剂挥发过快，则溶质易堵塞针头，影响纺丝的稳定性；若溶剂在到达接收器前不能完全挥发，则残留溶剂会溶蚀接收器上的纤维，进而破坏纤维形貌。
Ｍｅｇｅｌｓｋｉ等一１研究了聚苯乙烯纤维在不同浓度的ＤＭＦ和ＴＨＦ混合溶液中的静电纺丝行为。
两种极端情况下，在挥发性溶剂ＴＨＦ＿中，纤维上小孔的分布密度最大，从而使纤维的比表面积增大２０％～４０％；而在低挥发性的ＤＭＦ中，纤维表面趋于平滑。
２同轴静电纺丝单轴的静电纺丝既可以用一种材料的溶液纺出纤维¨３｜，又可以对相容性体系的多种材料进行混纺¨４’１５ｊ。
但是，欲得到不互溶物间的理想静电纺丝材料，虽然人们通过乳液或悬浮液等分散的非均相体系也进行了一些尝试¨６’１７ｏ，但这些体系往往由于界面张力的不同而产生纤维内部分布的不均匀现象。
例如，美国纽约州立大学石溪分校的Ｋｉｍ等¨８Ｊ将亲水性药物头孢西丁钠负载于油性聚乙交酯．丙交酯（ＰＬＧＡ）基体中静电纺丝，结果药物在初期显示突释现象，引入亲水性链段ＰＬＧＡ／ＰＬＡ／ＰＥＧ．ｂ．ＰＬＡ后，突释现象只得到一定程度的抑制。
静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究
静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究随着科学技术的快速发展和产业的不断创新，纳米材料的制备和应用逐渐成为了研究的焦点。
静电纺丝纳米纤维制备技术就是一种常见的制备纳米材料的技术。
本文将对静电纺丝纳米纤维制备技术及其应用研究进行探讨。
一、静电纺丝纳米纤维制备技术静电纺丝技术是利用电场将高分子液体喷出微米甚至纳米级别纤维的一种制备技术。
静电纺丝技术制备纳米纤维在多个领域得到了广泛应用，例如纺织、生物医学、环保等领域。
静电纺丝技术的原理是将高分子液体通过一个细小的孔洞喷射出来，这个过程中，高分子液体受到外界电场的作用，会形成纤维状的微米级别的细丝。
这些细丝经过后续的处理，就能够得到纳米级别的细丝。
静电纺丝技术制备的纳米纤维具有较大比表面积、高比强度、优异的力学性能、良好的电学性质及生物相容性等优点。
静电纺丝技术制备的纳米纤维可以根据不同的材料和应用领域调整其尺寸和形貌，液态中除了高分子溶液，还可以纯化的金属溶液、无机盐溶液、碳纳米管等物质。
二、静电纺丝纳米纤维的应用研究1、生物医学领域由于纳米纤维具有高比表面积等特性，因此在生物组织工程、体内药物释放、生物传感等领域得到广泛应用。
静电纺丝纳米纤维制备的支架具有具有高比表面积、良好的生物相容性、高度的空隙率和良好的可控性等特点。
这些特点使纳米纤维支架成为了生物组织工程领域的研究热点。
纳米纤维支架通过结构的调节、复合材料制备、表面修饰等方法，可以在生物组织中实现不同的生物学功能，如增强细胞的定向生长、促进纤维组织的生长等。
静电纺丝纳米纤维制备的载药纳米材料具有良好的生物相容性和药物的缓释性能。
这种材料可作为药物释放的载体，以实现更加精准的药物治疗。
纳米纤维在其表面修饰上引入不同的生物分子，如细胞识别和粘附分子，不仅能提高纳米纤维植入后的细胞组织相容性，还可以促进细胞的黏附和增殖等。
2、纺织领域静电纺丝技术制备的纳米纤维具有高比表面积、孔隙结构和微结构控制性能等特点，因此在纺织领域应用也得到了快速发展。
静电纺丝技术制备纳米纤维膜研究
静电纺丝技术制备纳米纤维膜研究纳米材料在科技领域有着广泛应用，其中纳米纤维膜是一种重要的纳米材料。
静电纺丝技术是制备纳米纤维膜的一种常见方法，下面将详细介绍静电纺丝技术制备纳米纤维膜的原理、优势和应用。
一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术又称为电纺法、纺织电晕法等，是一种制备高分子材料纳米纤维膜的方法。
该技术使用高压电场使稀溶液产生强烈的电荷，经过过度拉伸后会产生电极化、沉积和电晕等现象，最终将溶液转变为具有纳米级直径的纤维。
静电纺丝技术的制备过程主要分为三个步骤：①将高分子溶解于有机溶剂中，制备出高分子稀溶液；②通过静电势场，将稀溶液产生电极化和增加表面能；③将带电的液滴通过冷凝作用凝聚成为纳米纤维膜。
二、静电纺丝技术的优势（1）高纳米纤维膜产量：静电纺丝技术可以同时制备多个纳米纤维膜，可大幅提高产量。
（2）低成本、高效率：静电纺丝技术制备的纳米纤维膜采用的有机溶剂可以再生利用，不仅成本低，而且制备速度非常快。
（3）纳米纤维膜直径可调：可以通过调节静电场、流量、距离和喷嘴的直径等参数，控制纳米纤维膜的大小，进一步优化纳米纤维膜的性质。
三、静电纺丝技术的应用（1）纳米滤膜：静电纺丝技术可以制备出高效纳米滤膜，例如空气过滤器和水处理过滤器等。
（2）纳米材料：纳米纤维膜可以用于制备纳米材料，例如非常完美的是一簇具有纤维维度的SiO2微晶。
（3）医用纱线：静电纺丝技术可以制备含有药物的医用纱线，用于缓释药物，使药物更加高效和准确。
总之，静电纺丝技术作为制备纳米纤维膜的一种常见方法，具有优越性能，并有着广泛的应用前景。
在未来的生产和科研中，这种技术将大大促进纳米材料的发展和应用。
静电纺丝技术在纳米纤维领域中的应用
静电纺丝技术在纳米纤维领域中的应用纳米纤维是未来的重要材料之一，具有很多独特的性能，例如具有高比表面积、高强度、高弹性模量等特点，已经在许多领域得到应用。
其中静电纺丝技术是制备纳米纤维的一种重要方法，能够制备由生物材料、聚合物材料、无机材料等制备出各种纳米纤维材料，具有很高的研究和应用价值。
一、静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是指将高分子聚合物、胶体和微纳米粒子等可溶性物质在高电压下喷射出来的制备纳米纤维的技术。
其操作过程是在一个含有高电压的电场下，使用极细的喷嘴将高分子聚合物或其他溶液，通过喷雾、电晕等各种形式喷到地面上，形成一层非常细小的纳米纤维薄片。
在高压的作用下，喷射物质中的聚合物被强烈拉伸，从而形成非常细小直径为几十纳米的纳米纤维，然后将这些纳米纤维堆叠起来，形成纳米纤维材料。
二、静电纺丝技术的优点静电纺丝技术有许多优点，例如制备方便、成本低廉、制备纳米纤维的直径可以控制、具有良好的可扩展性等。
由于静电纺丝技术不能破坏原料中很小的颗粒，因此其纳米纤维材料可以很好地保持原始材料的性能，并且还可以通过添加其他物质来改变其性能。
静电纺丝技术可以制备出多孔、多层、复合等多种结构的纳米纤维材料，为许多领域的应用提供新的可能性。
三、纳米纤维由于其良好的性能，已经在许多领域得到应用，例如生物医学、环境保护、食品、新能源等。
其中，静电纺丝技术在各个领域的应用也越来越广泛。
1. 生物医学领域：静电纺丝技术被广泛应用于生物医学领域，制备出的纳米纤维材料可以使用于人工组织、药物缓释、细胞培养、组织工程等领域。
例如，研究人员使用静电纺丝技术制备出具有很好生物相容性和生物降解性的可吸收聚乳酸纳米纤维薄膜，用于人工组织修复。
2. 环境保护领域：纳米纤维材料具有高比表面积和高孔隙度，可以应用于空气和水中污染物的过滤和去除。
例如，通过静电纺丝制备的纳米纤维薄膜可以作为空气过滤器使用，可以有效地吸附空气中的PM2.5，净化空气。
静电纺丝法制备PVDF纳米纤维
摘 要: 静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法ꎮ 聚偏氟乙烯 ( ＰＶＤＦ) 具有优异的压电性能ꎬ而通过静电纺丝技术制得的聚偏氟乙烯静电纺丝膜具有高孔隙率、轻薄柔韧、透气性好等 优点从而广泛应用在传感材料、电池隔膜和生物材料等领域ꎮ 为了研究最适纺丝工艺ꎬ本文通过调节不同的纺丝电压、聚 合物溶液浓度以及 ＮꎬＮ － 二甲基甲酰胺( ＤＭＦ) 和四氢呋喃( ＴＨＦ) 的溶剂配比ꎬ利用静电纺丝的方法制备 ＰＶＤＦ 纳米纤维ꎬ 并使用扫描电镜对纤 维的微观形貌表征ꎬ 以及乌式黏度计对纺丝液 黏度进行测试ꎮ 结果表明: 当纺丝液浓 度 为 １０％ ＰＶＤＦꎬ混合溶剂配比为 ＤＭＦ∶ ＴＨＦ 为 ６０∶ ４０ꎬ纺丝电压为 １５ ｋＶ 时ꎬ电纺的 ＰＶＤＦ 纤维膜直径分布均匀ꎬ具有良好的微观形 貌ꎬ并且孔隙率高ꎮ
积比为 ８０∶ ２０ 时ꎬ由于溶液黏度过大ꎬ导致纺丝困 难ꎬ所得到的制品呈由细小纤维相互连接的片状结 构ꎬ不具备使用性能ꎬ如图 ４(ｄ)所示ꎮ
( ａ) ＤＭＦ / ＴＨＦ 体积比 ４０∶ ６０ ( ｂ) ＤＭＦ / ＴＨＦ 体积比 ６０∶ ４０
( ｃ) ＤＭＦ / ＴＨＦ 体积比 ７０∶ ３０
目前大量研究人员对静电纺丝法制备 ＰＶＤＦ 纳 米纤维膜的工艺参数进行研究ꎮ Ｌíｇｉａ 等[２] 研究了 ＰＶＤＦ 溶液的浓度对 ＰＶＤＦ 结晶相的影响ꎮ 低浓度 ＰＶＤＦ 溶液制得的薄膜中的小液滴主要以 β 相存在 ( 静电喷雾) ꎬ高浓度 ＰＶＤＦ 溶液制得的无纺布网的 纤维主要为特定的 β 相ꎬ其直径在纳米到微米之 间ꎮ Ｃ. Ｒｉｂｅｉｒｏ[３] 研究纺丝电压、 推料流量、 针头直 径和转速等因素对 ＰＶＤＦ 薄膜纳米纤维形态及其多 态性的影响后ꎬ发现在 １５ ~ ３０ ｋＶ 内外加电压越高ꎬ 薄膜中 β 相的含量就会越低ꎬ但差别很小ꎮ 毛梦烨 等[４] 研究了静电纺丝聚偏氟乙烯纳米纤维膜的晶 型结构与纺丝参数的关系ꎮ 发现当溶液质量分数为 １２％ 时制得的 ＰＶＤＦ 中 β 相含量较高ꎬ且随着纺丝 电压的增加ꎬ纤维结晶度和 β 相的含量也会增大ꎮ Ｌｕｏｎｇｏ[５] 探究了聚偏氟乙烯受强电场后熔融结晶形 态的变化ꎬ提出了调控聚偏氟乙烯 β 相晶结构的新 思路ꎮ Ａｎｄｒｃｗ 等[６] 探究了电纺制备 β 相聚偏氟乙
基于静电纺丝技术的纳米纤维材料的制备与应用
基于静电纺丝技术的纳米纤维材料的制备与应用随着科技的不断发展，纳米材料已经成为了热门研究领域之一。
纳米技术在各个领域都有着广泛的应用，其中基于静电纺丝技术的纳米纤维材料更是备受关注。
静电纺丝技术是一种通过静电力将聚合物溶液转换成纳米级纤维的制备技术。
这种技术制备出的纳米纤维材料具有很多优异的特性，如表面积大、孔隙度高、硬度高、柔软性好等，因此在医药、环保、能源等各个领域都有着广泛的应用前景。
一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术的核心原理是通过静电力将聚合物溶液转换成纳米级纤维。
其具体制备过程为：将聚合物溶解在有机溶剂中，加入适量的表面活性剂，并通过高压泵将溶液液滴喷射到高压电场中，在电场的作用下，液滴被拉长成纤维状，并在收集器上形成纳米纤维膜。
此过程需要注意控制聚合物溶液的质量浓度、电场的强度和纤维收集器的旋转速度等因素。
二、纳米纤维材料的优异特性静电纺丝技术制备出的纳米纤维材料具有很多优异的特性，如表面积大、孔隙度高、硬度高、柔软性好等。
其中，表面积大是原因之一。
由于纤维的直径非常小，因此单位质量的纳米纤维材料表面积非常大，这可以使得纳米纤维材料可以更好地去吸附和固定其他物质。
另外，纳米纤维材料的孔隙度也是比较高的，可以作为高效的过滤材料，可以过滤掉一些微小的颗粒和微生物。
纳米纤维材料的硬度比较高，还有较好的柔软性，可以被用于一些需要高强度和柔软性的领域。
三、纳米纤维材料在医药领域的应用纳米纤维材料在医药领域有着广泛的应用。
例如，在伤口的治疗方面，纳米纤维材料可以用来制造敷料。
普通的敷料很难贴合到伤口处，导致注入药物的过程中药物流失，而纳米纤维敷料则可以完美地贴合伤口处，不仅能够阻止药物的流失，还可以在敷料上注入药物，促进伤口的愈合。
另外，纳米纤维材料还可以用于制备人工组织，如人工心脏瓣膜等。
四、纳米纤维材料在环保领域的应用在环保领域中，纳米纤维材料可以用来制备高效的过滤材料。
例如，在空气净化领域，纳米纤维材料可以制备成高效的空气净化器，可以过滤掉一些危险有害气体中的颗粒，如PM2.5等，从而保证室内空气的清洁。
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究与应用
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究与应用引言：纳米科技的快速发展带来了许多前所未有的新材料和应用。
纳米纤维材料作为一种重要的纳米材料，在各个领域展示出了广阔的应用前景。
静电纺丝技术作为一种常用的制备纳米纤维材料的方法，凭借其简单、高效、可控性强的特点，受到了广泛的关注与研究。
本文旨在介绍静电纺丝技术制备纳米纤维材料的原理与过程，并探讨其在不同领域的应用潜力。
1. 静电纺丝技术概述静电纺丝技术是一种通过高电场作用下将聚合物溶液或熔体形成纤维的技术。
其基本原理为将容器中的聚合物溶液或熔体通过尖端形成纳米尺度的液柱，然后加高电压使液柱发生弯曲，并在空气中快速固化成纤维。
通过控制溶液的流速、电压、尖端直径和距离可以调节纤维的直径和形态，实现纳米尺度下的制备。
2. 静电纺丝技术制备纳米纤维材料的优势2.1 高效而可控的纤维制备静电纺丝技术可以制备纤维直径从几纳米到几微米的范围内的纳米纤维材料。
通过调节工艺参数，能够实现对纤维直径和形态的精确控制。
这种高效而可控的纤维制备特性使得静电纺丝技术在材料科学、纺织、医疗等领域得到广泛的应用。
2.2 纳米纤维材料的独特性能由静电纺丝技术制备的纳米纤维材料具有很多独特的性能。
首先，纤维直径纳米尺度下的纳米纤维材料具有较大的比表面积，使得其在能量存储、传感器、催化剂等领域具有更好的性能。
其次，纳米纤维材料具有高强度和高可拉伸性，可用于制备高性能纺织材料、过滤器、生物医学支架等。
此外，纳米纤维材料还具有优异的透气性和防护性能，可应用于口罩、防弹材料等领域。
3. 静电纺丝技术在不同领域的应用3.1 纺织领域静电纺丝技术制备的纳米纤维材料在纺织领域具有广阔的应用前景。
其具有的高比表面积和高强度使其成为制备高性能纺织材料的理想选择。
例如，将静电纺丝纳米纤维与常规纺织纤维结合，可以制备出具有更好透气性、抗菌性和防尘性能的纺织品。
此外，纳米纤维材料还可以被用于制备高效过滤材料和防弹材料。
静电纺丝技术及纳米材料制备
静电纺丝技术及纳米材料制备静电纺丝技术是一种常用于制备纳米材料的技术，通过将聚合物或其他材料溶液喷射至高压电场中，利用静电力将溶液中的纳米颗粒排列成纤维。
这种简单而高效的技术被广泛应用于纳米材料制备、纤维加工、医学及组织工程等领域。
一、静电纺丝技术的工作原理静电纺丝技术利用静电力将溶液中的纳米颗粒从尖端喷射出来，形成纤维。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 溶液制备：首先，需要将所需材料溶解于适量的溶剂中，形成所谓的电纺溶液。
这种溶液应具有适当的黏度和表面张力，以便在电场中形成稳定的纳米纤维。
2. 喷射过程：将电纺溶液注入一个特定的喷射器中，通过控制喷射器的速度和电压，调节纤维的形状和直径。
在喷射的过程中，静电力使得溶液中的纳米颗粒向喷射器尖端聚集和喷射出来，最终形成纤维。
3. 固化处理：将喷射出的纤维置于适当的固化条件下，使纳米颗粒聚合并形成稳定的纤维结构。
常见的固化方式包括热处理、紫外线辐射、化学反应等。
二、静电纺丝技术的优势静电纺丝技术具有以下几个重要的优势，使得其成为一种广泛应用于纳米材料制备领域的关键技术：1. 简单易行：相比于其他纳米材料制备技术，静电纺丝技术仪器简单，操作也相对容易。
不需要复杂的设备和条件，可以在常规实验室中进行。
2. 纳米纤维可调性好：静电纺丝技术可以通过调节溶液的组分、浓度、喷射参数等，灵活控制纤维的直径、形状和结构，从纤维级别实现对纳米材料性能的调控。
3. 快速、高效：静电纺丝技术制备纳米纤维的速度非常快，可以在几分钟内获得大量的纳米纤维。
同时，纤维的制备过程中不需进行复杂的加热或冷却操作。
4. 对多种材料适用性强：静电纺丝技术可用于多种材料的制备，包括聚合物、金属、无机材料等。
因此，它具有广泛应用的潜力。
三、纳米材料在各个领域的应用纳米材料由于其独特的特性和结构，被广泛应用于各个领域。
利用静电纺丝技术制备的纳米材料具有纤维状结构，为纳米材料的应用提供了更多可能性。
静电纺丝技术及纳米材料制备
静电纺丝技术及纳米材料制备静电纺丝技术是一种制备纤维材料的方法，通过利用静电力将聚合物溶液或熔融聚合物纺丝，形成纤维结构。
这种技术具有简单、高效、低成本等优点，被广泛应用于纺织、医疗、能源存储等领域的纤维材料制备中。
一、静电纺丝技术原理静电纺丝技术基于静电力的作用原理。
当电荷分布不均匀时，电荷会在物体表面产生电场，电荷越多，电场越强。
在静电纺丝中，聚合物溶液或熔融聚合物通过电极以高压喷射出来，并受到地板或收集器等静电场的作用，使聚合物形成纤维状结构。
当喷射的溶液或熔融物靠近地面或收集器时，由于电场的作用，产生电荷的重新分布，使得纤维形成。
整个过程可以分为充电、喷射、伸长和固化等阶段。
在静电纺丝过程中，有几个关键参数需要控制，包括喷丝液体的浓度、电压和喷丝距离。
喷丝液体的浓度决定了溶液或熔融物的黏度和流动性，如果浓度过高，会导致喷液团块的形成，影响纤维的质量，如果浓度过低，则纤维容易断裂。
电压的选取与纤维直径有关，通常较高的电压可获得较小直径的纤维。
喷丝距离也会影响纤维的形成，过大的距离会导致纤维断裂，过小的距离则可能引起纤维交织。
静电纺丝技术依赖于材料的流动性和电荷传输能力。
通常使用具有高分子链段的聚合物作为溶液或熔融物，这些高分子具有良好的流动性和很强的电荷传导性，有利于纤维的形成。
二、纳米材料制备纳米材料是具有粒径在1-100纳米之间的材料，具有许多特殊的物理、化学和力学特性，在纳米科技领域具有广泛的应用前景。
纳米材料的制备方法多种多样，其中静电纺丝技术是一种高效、简单且可量产的制备方法。
使用静电纺丝技术制备纳米材料可以通过多种途径实现。
一种方法是在聚合物溶液中加入纳米粒子，使得纳米粒子在静电场作用下与聚合物一起喷射形成纳米复合纤维。
这种方法可以制备纳米复合材料，具有纳米尺度的颗粒分布和增强的力学性能。
另一种方法是利用静电纺丝技术直接制备纳米纤维。
通过调整聚合物溶液中的高分子链段长度和浓度，可以获得直径在几十纳米以下的纳米纤维。
静电纺丝技术的工艺原理及应用
静电纺丝技术的工艺原理及应用静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。
这一技术的核心是使带电荷流体在静电场中流动与变形，最终得到纤维状物质，从而为高分子成为纳米功能材料提供了一种新的加工方法。
由于纳米纤维具有许多特性，例如纤维纤度细、比表面积大、孔隙率高，因而具有广泛的应用。
1、静电纺技术静电纺是一项简单方便、廉价而且对环境无污染的纺丝技术。
早在20世纪30年代，Formals A就已经在其专利中报道了利用高压静电纺丝，但是直到近些年，由于对纳米科技研究的迅速升温，激起了人们对这种可制备纳米尺寸纤维的纺丝技术进行深入研究的浓厚兴趣。
1.1 静电纺技术的基本原理静电纺丝技术(Electrospinning fiber technique)是使带电的高分子溶液(或熔体)在静电场中流动变形，经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，从而得到纤维状物质的一种方法。
对聚合物纤维电纺过程的图式说明见图1。
静电纺丝机的基本组成主要有3个部分：静电高压电源、液体供给装置、纤维收集装置。
静电高压电源根据电流变换方式可以分成DC／DC和AC／DC两种类型，实验中多用IX；／DC电源。
液体供给装置是一端带有毛细管的容器(如注射器)，其中盛有高分子溶液或熔体，将一金属线的一端伸进容器中，使液体与高压电发生器的正极相连。
纤维收集装置是在毛细管相对端设置的技术收集板，可以是金属类平面(如锡纸)或者是旋转的滚轮等。
收集板用导线接地，作为负极，并与高压电源负极相连。
另外随着对实验要求的提高，液体流量控制系统也被渐渐的采用，这样可以将液体的流速控制得更准确。
电场的大小与毛细管口聚合物溶液的表面张力有关。
由于电场的作用，聚合物溶液表面会产生电荷。
电荷相互排斥和相反电荷电极对表面电荷的压缩，均会直接产生一种与表面张力相反的力。
当电场强度增加时，毛细管口的流体半球表面会被拉成锥形，称为Taylor锥。
进一步增加电场强度，是用来克服表面张力的静电排斥力到达一个临界值，此时带电射流从Taylor锥尖喷射出来。
静电纺丝方法制备纳米纤维的研究与应用
静电纺丝方法制备纳米纤维的研究与应用纳米技术是一种兴起的新兴技术，其主要应用于生物医学、纺织、环境保护等领域。
在这些领域中，纳米纤维是最基本的材料之一。
静电纺丝方法制备的纳米纤维具有极细的直径、高比表面积和较佳的材料特性，因此广泛应用于生物医学、化学、环境保护、电子器件制备等领域。
一、静电纺丝方法制备纳米纤维的基本原理静电纺丝方法可以说是一种从流体中制备高性能的纳米纤维的过程。
其基本原理为，通过电荷作用使流体中的高分子物质形成纳米级别的纤维。
静电纺丝方法制备纳米纤维的流程一般为：首先将聚合物连续加热到熔态，然后以恒定的速度使其流动，同时通过千伏级别的静电场进行辊压拉伸，使得聚合物在电场作用下形成不连续的固态纤维，最终形成具有纳米尺度的单纤维。
二、静电纺丝方法制备纳米纤维的特点1. 直径控制能力强：静电纺丝方法能得到直径在数十纳米到几微米范围内的纤维。
通过控制不同参数，如聚合物质量浓度、静电场强度、药物和掺杂物质量等，可以调节纳米纤维的直径。
2. 表面积大：由于纳米纤维表面积大，因此也有更好的化学反应能力和更好的生物相容性能。
这使得静电纺丝方法制备的纳米纤维在生物医学、化学、环境保护、电子器件制备等领域有广泛的应用。
3. 应用领域广泛：静电纺丝方法制备的纳米纤维可以应用于生物医学、化学、环境保护、电子器件制备等领域。
例如，用纳米纤维材料制备的各种生物传感器，可以应用于生物医学中的蛋白质浓度检测、细胞的迁移和治疗、食品、水中有害物质的检测等；同时，也可用来制备气体过滤、滤清、电池、涂层等应用。
三、静电纺丝方法制备纳米纤维的进展与应用随着纳米技术的不断发展，静电纺丝方法制备纳米纤维应用领域也在不断扩大。
在生物医学领域，纳米纤维被应用于人工皮肤、载药纳米纤维包含药物和生物相容性好等领域；在环境保护领域中，纳米纤维可被应用于过滤、内衬、捕获有机物和微生物的技术领域等；在电子器件制备领域中，可以将纳米纤维用于液晶屏幕的增强光、锂离子电池的电极、超级电容器、燃料电池、传感器、防伪技术和防盗技术等方面的应用。
静电纺丝纳米纤维的制备与应用研究
静电纺丝纳米纤维的制备与应用研究随着科学技术的发展，纳米材料逐渐成为生物医学、能源储存、信息技术等各个领域的重要组成部分。
其中，纳米纤维作为一种具有高比表面积、可调控性、生物相容性等优点的纳米材料，被广泛应用于组织工程、传感器、污染物去除等领域。
其中，静电纺丝技术是一种常用的制备纳米纤维的方法。
本文将介绍静电纺丝技术的原理、优缺点，并探讨其在生物医学和环境领域的应用。
一、静电纺丝技术原理静电纺丝技术是通过高压静电场作用下，将聚合物溶液中的聚合物拉伸成纳米尺度的纤维，形成纳米纤维膜。
其制备步骤如下：（1）准备聚合物溶液：将聚合物加入有机溶剂中，达到一定浓度。
（2）注入高压静电场：将聚合物溶液注入高压静电场，在静电场作用下，聚合物分子受力，流体形成了稳定的射流。
（3）干燥：在纳米纤维形成后，采用自然干燥、紫外辐射干燥等方法，去除有机溶剂。
（4）获取纳米纤维膜：经过干燥后，聚合物纳米纤维形成了一层自支撑的薄膜。
二、静电纺丝技术的优缺点静电纺丝技术具有以下几个优点：（1）简单易学：静电纺丝技术不需要复杂的设备和条件，只需要高压静电设备、聚合物溶液、收集器等较简单的设备和条件，操作简单易学。
（2）纳米纤维形成速度快：静电纺丝技术采用了高压静电场，使得聚合物分子能够快速被拉伸成纳米尺度的纤维，形成纳米纤维膜的速度快。
（3）纳米纤维精度高：静电纺丝技术基于高压静电场，能够形成纤维直径较小、长度较长的纳米纤维，其精度高、可调控性好、空隙率小。
（4）适用性广：静电纺丝技术可用于多种聚合物溶液，根据不同的需要制备出具有不同性质的纳米纤维。
但是，静电纺丝技术也存在以下几个缺点：（1）制备的纳米纤维薄膜强度较低：静电纺丝技术制备出的纳米纤维薄膜强度较低，易断裂。
（2）仅适用于溶解于有机溶剂中聚合物：静电纺丝技术只适用于聚合物在有机溶剂中的聚合物。
（3）处理有机溶剂产生环境污染：静电纺丝技术的制备需要有机溶剂，容易造成环境污染。
静电纺丝工艺制备纳米材料及其应用前景分析
静电纺丝工艺制备纳米材料及其应用前景分析近年来，纳米材料因其独特的物理和化学特性而受到广泛关注。
纳米材料具有较大的比表面积、更高的活性和更好的性能，因此在材料科学、能源存储、生命科学等领域具有广阔的应用前景。
静电纺丝作为一种常用的制备纳米材料的工艺，已经成为研究者们的热点关注。
静电纺丝工艺是一种简单有效的制备纳米纤维的方法。
它利用静电力将高分子溶液或熔体拉伸成纳米纤维，并通过收集器将纳米纤维收集起来。
该工艺具有成本低、装备简单和操作方便的优势。
同时，静电纺丝工艺还可以控制纤维的形貌、尺寸和结构，从而制备出具有不同功能和性能的纳米材料。
静电纺丝工艺制备的纳米材料具有广泛的应用前景。
首先，纳米纤维的特殊结构和表面性质使其在过滤材料、吸附材料和分离膜等领域具有潜在应用。
例如，静电纺丝纳米纤维膜可以用作空气过滤器，能够捕捉细菌、病毒和颗粒物，具有潜在的应对空气污染问题的能力。
其次，纳米材料在能源存储和转换中具有重要作用。
静电纺丝工艺可以制备出具有高比表面积和优异电化学性能的纳米纤维，可用于锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域。
此外，纳米材料在生物医学领域也具有广泛的应用前景。
静电纺丝工艺可以制备出具有纳米尺度的纤维，可以模拟天然组织的微观结构和形态，用于细胞培养、组织工程和药物递送等方面。
然而，虽然静电纺丝工艺有许多优点，但也存在一些挑战。
首先，静电纺丝工艺对溶液的粘度和表面张力等物理性质比较敏感，需要在合适的条件下进行调整。
其次，静电纺丝工艺中纳米纤维的结构和形貌受到多个参数的影响，如高分子的浓度、电压、喷嘴与收集器之间的距离和温度等。
因此，如何有效地控制这些参数对纳米纤维的制备具有重要意义。
此外，静电纺丝工艺制备的纳米材料在尺寸和结构上存在一定的不均匀性，如何进一步优化工艺以获得一致性的纳米材料也是一个挑战。
尽管存在挑战，但静电纺丝工艺制备纳米材料的应用前景仍然广阔。
随着纳米科技的快速发展，静电纺丝工艺在制备纳米材料方面也不断取得突破和创新。
静电纺丝技术制备纳米材料在生物医药领域应用分析
静电纺丝技术制备纳米材料在生物医药领域应用分析在当今科技发展的浪潮中，纳米材料的研究和应用已经成为一个热门的领域。
其中，静电纺丝技术作为一种常用的制备纳米材料的方法，具有其特殊的优势和广泛的应用前景。
本文将从静电纺丝技术的原理及其在生物医药领域的具体应用等方面进行分析和探讨。
首先，我们来了解一下静电纺丝技术的原理。
静电纺丝技术是一种将高分子材料通过高电场作用下的电喷丝效应将其制备成纳米纤维的方法。
简单来说，就是将溶解的高分子聚合物通过特殊的纺丝装置，如电纺丝仪，注入到高电压场中，产生电场引力作用使高分子溶液形成尖锐的液丝，最终在喷丝器的顶端形成纳米尺度的纤维。
这种纳米纤维具有较小的直径、较大的比表面积和较好的力学性能，因此在生物医药领域有着广泛的应用前景。
在生物医药领域中，静电纺丝技术制备的纳米材料具有以下优势和应用：1. 模拟生物组织结构：由于静电纺丝技术制备的纳米纤维具有较小的直径和高的比表面积，其结构与自然生物组织的纤维网络结构相似。
因此，该纳米材料可以作为组织工程的支架材料，为细胞提供合适的生长环境，促进组织修复和再生。
2. 载药系统：静电纺丝技术可以将药物包裹在纳米纤维中，形成载药系统。
由于纳米纤维的高比表面积，可以提供更大的药物负荷量和更好的控制释放性能，从而实现药物的靶向输送和持续释放，提高治疗效果。
3. 细胞培养支架：静电纺丝技术可以制备三维纳米纤维网络，为细胞的附着和生长提供良好的支撑和微环境。
这种纳米材料可用于细胞培养、组织工程和再生医学等领域，为研究细胞功能和组织呈现提供良好的平台。
4. 生物传感器：静电纺丝技术制备的纳米纤维具有大量的局域或宏观压电性质，可以用于制备高灵敏度的生物传感器。
通过将具有特定功能的生物分子（如抗体、酶等）固定在纳米纤维上，可以实现对特定分子的高灵敏检测，从而在生物医学诊断和监测等领域发挥重要作用。
除了上述应用外，静电纺丝技术还可以用于制备纳米纤维滤芯、纳米材料增强生物医用材料的性能、制备超级疏水纳米纤维等领域。
静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用
综述与专论合成纤维工业,2009,32(4):48CH I N A SY NTHETI C F I B ER I N DUSTRY 收稿日期:2008209217;修改稿收到日期:2009205227。
作者简介:董晓英(1956—),教授。
从事纳米材料的教学和科研工作。
静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用董晓英1 董 鑫2(1.江苏技术师范学院,江苏常州 213001;2.慕尼黑大学,德国慕尼黑 80539)摘 要:简述了静电纺丝制备纳米纤维的原理;探讨了静电纺丝电压、流速、接收距离、溶剂浓度等工艺条件;介绍了同轴静电纺丝制备皮芯结构的超细纤维及中空纤维技术以及静电纺丝纳米纤维毡在生物医药方面的应用。
指出静电纺丝纳米纤维材料在生物医用方面具有广阔的应用前景,进一步实现低压纺丝、开发无毒溶剂,控制同轴静电纺丝纳米纤维的释放性能是今后静电纺丝的研发方向。
关键词:静电纺丝 纳米纤维 工艺 生物 医药 应用中图分类号:T Q340.64 文献识别码:A 文章编号:100120041(2009)0420048204 静电纺丝法是一种高速制备纳米纤维的有效方法,其装置简单,成本低廉,供选择的基体材料和所载药物种类众多,可通过改变电压、流速、接收距离、溶液浓度配比等纺丝工艺控制纤维形貌,从而控制药物的释放。
静电纺丝纳米纤维在生物、医药方面有着广泛的应用。
1 静电纺丝及其工艺条件静电纺丝技术最早报道于1934年的美国专利[1],发明人For mhals 用静电斥力的推动成功纺出醋酸纤维素纤维,溶剂为丙酮和乙醇。
后来,For mhals 改进了静电纺丝设备,通过多个针头纺丝或复合纺丝[2]。
1969年,英国Tayl or [3]研究了强电场作用下水/油界面的形成。
首先,从理论计算上考虑电场、重力和溶液粘度的影响,建立了锥状物模型,即在高压电场下溶液喷出前的形状称为Tayl or 锥。
Tayl or 还根据其模型计算了喷出时的临界锥角为98.6°。
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综述与专论合成纤维工业,2009,32(4):48CH I N A SY NTHETI C F I B ER I N DUSTRY 收稿日期:2008209217;修改稿收到日期:2009205227。
作者简介:董晓英(1956—),教授。
从事纳米材料的教学和科研工作。
静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用董晓英1 董 鑫2(1.江苏技术师范学院,江苏常州 213001;2.慕尼黑大学,德国慕尼黑 80539)摘 要:简述了静电纺丝制备纳米纤维的原理;探讨了静电纺丝电压、流速、接收距离、溶剂浓度等工艺条件;介绍了同轴静电纺丝制备皮芯结构的超细纤维及中空纤维技术以及静电纺丝纳米纤维毡在生物医药方面的应用。
指出静电纺丝纳米纤维材料在生物医用方面具有广阔的应用前景,进一步实现低压纺丝、开发无毒溶剂,控制同轴静电纺丝纳米纤维的释放性能是今后静电纺丝的研发方向。
关键词:静电纺丝 纳米纤维 工艺 生物 医药 应用中图分类号:T Q340.64 文献识别码:A 文章编号:100120041(2009)0420048204 静电纺丝法是一种高速制备纳米纤维的有效方法,其装置简单,成本低廉,供选择的基体材料和所载药物种类众多,可通过改变电压、流速、接收距离、溶液浓度配比等纺丝工艺控制纤维形貌,从而控制药物的释放。
静电纺丝纳米纤维在生物、医药方面有着广泛的应用。
1 静电纺丝及其工艺条件静电纺丝技术最早报道于1934年的美国专利[1],发明人For mhals 用静电斥力的推动成功纺出醋酸纤维素纤维,溶剂为丙酮和乙醇。
后来,For mhals 改进了静电纺丝设备,通过多个针头纺丝或复合纺丝[2]。
1969年,英国Tayl or [3]研究了强电场作用下水/油界面的形成。
首先,从理论计算上考虑电场、重力和溶液粘度的影响,建立了锥状物模型,即在高压电场下溶液喷出前的形状称为Tayl or 锥。
Tayl or 还根据其模型计算了喷出时的临界锥角为98.6°。
静电纺丝纤维喷出针头后,在空中弯曲回转,最后落在接收器上,给人多股纤维同时喷出的印象。
阿克隆大学的Doshi 等[4]假设带电高分子溶液在喷出后互相排斥,克服表面张力而分裂成若干股纤维,落到接收器上形成无纺纤维毡。
但是麻省理工学院的Shin 等[5]和以色列的Yarin [6]等通过高速成像,只有1股纤维从喷丝口喷出,然后在电场力作用下快速弯曲旋转,给人以很多股纤维的假象。
1971年,杜邦公司的Baumgarten [7]研究了纺丝工艺参数对丙烯酸在N ,N 2二甲基甲酰(DMF )胺溶液中静电纺丝纤维直径的影响。
纺丝工艺参数主要包括喷射距离、溶液粘度、环境气体、流速和电压等。
1.1 电压足够的电压是形成连续稳定纤维的先决条件。
如果电压过小,则产生静电喷射,形成独立的珠状物。
随着电压的增加,逐渐形成串珠结构,电压进一步增大,串珠逐渐减少,直至形成连续稳定的纤维。
Deitzel 等[8]研究了聚氧化乙烯(PE O )/水体系中电压对喷丝口Tayl or 锥表面的影响。
结果表明,当电压较小时,Tayl or 锥形成于针头外悬挂液滴的表面;随电压增加,液滴体积逐渐变小,直至液滴和Tayl or 锥相继消失。
同时,纤维上串珠的分布密度也随电压增大而增加。
因此,一般适宜电压为10～25k V 。
1.2 流速流速是影响静电纺丝纤维形貌的另一重要参数。
Megelski [9]等研究了静电纺丝流速对聚苯乙烯/四氢呋喃(T HF )体系的影响,随着流速增大,纤维直径增加,纤维表面的孔径也增大。
同时,流速增大也促进了更明显的串珠结构,其原因是溶剂在到达接受装置前不能完全挥发。
目前所采用的流速为1～3mL /h 。
1.3 接收距离接收距离也会在一定程度上影响静电纺丝的纤维形貌。
Jaeger [10]等研究了PE O /水溶液的静电纺丝行为,随着接收距离由1c m 增大到3.5c m ,纤维直径从19μm 下降到9μm 。
根据Megel 2ski等[9]的实验,随着距离减小,聚苯乙烯纤维上串珠分布增多,其原因与流速增加相同,即溶剂在到达接受装置前不能完全挥发。
1.4 溶液浓度静电纺丝需要适当的溶液浓度。
当溶液过稀时,溶液会从针头喷射,不能形成连续的纤维。
而当溶液浓度过大时,粘度过高,纺丝行为不稳定。
韩国的Lee等[11]研究了溶液浓度与串珠形貌的关系。
在电压为15kV,接收距离为12c m的情况下,聚苯乙烯在1ζ1的THF/DMF溶液中进行静电纺丝,随着溶液质量分数从5%增加到15%,串珠逐渐变细,变长,直至消失。
康奈尔大学的Tan和Oberdorf[12]研究了不同浓度含5%氯化1, 32二氯25,52二甲基己内醯脲(DDMH)的尼龙6静电纺丝溶液粘度、电导率和纤维直径之间的关系。
随着溶液浓度增加,溶液粘度增大,电导率下降。
1.5 溶剂挥发性静电纺丝溶液从针头喷出到达接收器的过程也是溶剂挥发的过程。
若溶剂挥发过快,则溶质易堵塞针头,影响纺丝的稳定性;若溶剂在到达接收器前不能完全挥发,则残留溶剂会溶蚀接收器上的纤维,进而破坏纤维形貌。
Megelski等[9]研究了聚苯乙烯纤维在不同浓度的DMF和T HF混合溶液中的静电纺丝行为。
两种极端情况下,在挥发性溶剂T HF中,纤维上小孔的分布密度最大,从而使纤维的比表面积增大20%～40%;而在低挥发性的DMF中,纤维表面趋于平滑。
2 同轴静电纺丝单轴的静电纺丝既可以用一种材料的溶液纺出纤维[13],又可以对相容性体系的多种材料进行混纺[14,15]。
但是,欲得到不互溶物间的理想静电纺丝材料,虽然人们通过乳液或悬浮液等分散的非均相体系也进行了一些尝试[16,17],但这些体系往往由于界面张力的不同而产生纤维内部分布的不均匀现象。
例如,美国纽约州立大学石溪分校的Ki m等[18]将亲水性药物头孢西丁钠负载于油性聚乙交酯2丙交酯(P LG A)基体中静电纺丝,结果药物在初期显示突释现象,引入亲水性链段P LG A/P LA/PEG2b2P LA后,突释现象只得到一定程度的抑制。
为了制备多种不相容体系静电纺丝纤维毡,人们进行了从喷丝口到接收器的不同尝试。
其中同轴静电纺丝可纺出皮2芯结构的纤维。
同轴静电纺丝的设备一般根据纺丝溶液体系和具体要求的不同,装置也略有不同。
如图1(a)中新加坡国立大学的Zhang等[19]用聚己内酯(PCL)/四氟乙烯(TFE)包封牛血清蛋白/聚乙二醇(PEG)的装置和图1(b)中浙江大学蒋洪亮等[20]用于皮层PCL的DMF和氯仿溶液,芯层含蛋白的PEG水溶液的同轴静电纺丝。
图58 同轴静电纺丝装置Fig.58 Coaxial electr os p inning device 同轴静电纺丝可制备皮芯结构的超细纤维。
透射电镜图片显示有芯层纳米纤维处在皮层正中。
但有时也会出现偏移或波动情况[20]。
在两种材料皮芯结构的基础上,将内层纤维溶蚀,则可得到中空纤维。
山东大学化学与化工学院詹思慧等[21]先用同轴静电纺丝法纺出皮层为二氧化硅,芯层为机械油的纳米纤维。
然后将纤维浸在环己烷中24h,以萃取内层的机械油。
文献中也报导了在静电纺丝纤维外层用自组装方式[22]或等离子辅助方式[23]包覆皮层纤维的方法制备同轴纤维,最后将芯层电纺纤维溶掉,制成中空纤维。
3 静电纺丝纳米纤维毡在生物医药方面的应用在特定接受装置上,静电纺丝纳米纤维可以94第4期 董晓英等.静电纺丝纳米纤维的制备工艺及其应用形成无规排列[24]或高度定向[25]的纳米纤维毡。
随着纤维毡厚度增加,其力学强度可满足骨骼[24],韧带[26]等组织工程支架材料的要求。
而利用共混与同轴等结构进行的载药试验广泛证明,静电纺丝纳米纤维毡具有药物控制释放的特性[27],并可通过控制纺丝材料、工艺、纤维形貌及结构调控其降解行为。
在降低药物毒性,提高药物使用效率,减少给药次数上有显著功效。
静电纺丝纳米纤维在生物医药方面的广泛应用同样受到国内同行的重视。
近年来,我国有许多关于在静电纺丝材料和包载药物上的研究,寻求不同生理环境和不同药物作用下的具体应用。
中科院广州应用化学所的吴小辉[28]等人成功纺得含有四环素的乙基纤维素纤维,其后在水中进行的控制释放研究表明,四环素的药物释放曲线平缓,释放速率是其在水中的几十至100倍,从而可以有效地降低药物毒性,减少给药次数。
苏州大学工程学院的何莉[29]研究了药物与静电纺丝纤维相容性对缓释效果的影响。
阿霉素为一种油性药物,与左旋聚乳酸(P LLA)的相容性较好,且能溶于有机混合纺丝溶剂氯仿和丙酮,其释放曲线呈现零级释放的特征。
而水溶性的盐酸阿霉素与体系相容性差,药物未能有效包封于纤维内部,而多散落于表面,从而导致初期“暴释”现象,在60m in内释放已超过70%。
同样利用P LLA和盐酸四环素(T CH)的不相容性,何创龙和黄争鸣等人[30]成功纺得了不同壳层P LLA浓度的核2壳结构纳米复合纤维,并对其纤维膜的力学性能和释放特性进行了测试。
结果表明壳层材料P LLA的浓度对电纺纤维膜的拉伸力学性能影响较大。
随着壳层中P LLA的浓度降低,所得纤维膜的弹性模量增大,极限强度也呈增大趋势。
制备的药物释放系统更适合长期、小剂量的药物释放,可满足如激素类药物、生长因子、长效抗癌药物和毒副作用较大的药物等的缓慢释放。
4 结语静电纺丝纳米纤维材料在生物医用材料方面具有广阔的应用前景。
静电纺丝法仍需在电压、溶剂和释放性能等方面改进。
静电纺丝的装置简单,占用空间小,具有潜在的便携应用价值,但由于需要高压条件(10～30 k V),限制了其在这一方面的应用。
实现“低压电纺”或者方便地获取高压电源,仍是研究的重要出发点。
多种生物基可降解聚酯材料,如P LLA,PEG, PG A等溶剂越来越多地受到静电纺丝的青睐,但在纺丝过程中却大量使用三氯甲烷等有机毒性溶剂。
彻底清除有害溶剂的影响或探索使用无毒溶剂,将成为静电纺丝的研发方向。
同轴静电纺丝因其可控的释放性能,得到学界的普遍关注。
但同轴静电纺丝一方面要求壳2芯材料的不相容性,以得到清晰界面,另一方面这种不相容性又常常导致突释、暴释等现象。
如何找到其间的平衡点,仍是有待开拓的领域。
参 考 文 献1 Deitzel J M,Kleinmeyer J D,H irvonen J K,et al.Contr olled depositi on of electr os pun poly(ethylene oxide)fibers[J].Poly2 mer,2001,42(19):8163～81702 For mhals A.Pr ocess and apparatus for p reparing artificial threads [P].US Pat App l,US P1975504,19343 For mhals A.Method and apparatus for s p inning[P].US Pat Ap2 p l,US2169962.19394 Tayl or G.Electrically driven jets[J].Pr oc Nat Acad Sci,London 1969,A313(1515):453～4755 Doshi J,Reneker D H.Electr os p inning p r ocess and app licati ons of electr os pun fibers[J].J Electr ostat,1995,35(2～3):151～1606 Shin YM,Hohman M M,B rennerM P,et al.Electr os p inning:a whi pp ing fluid jet generates subm icr on poly mer fibers[J].App l Phys Let,2001,78(8):1149～11517 Yarin A L,Koombhongse S,Reneker D H.Bending instability in electr os p inning of nanofibers[J].J App l Phys,2001,89(5): 3018～30268 Baumgarten P K.Electr ostatic s p inning of acrylic m icr ofibers[J].J Coll oid I nterface Sci,1971,36(1):71～799 Megelski S,Stephens J S,Chase D 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inning p r ocess should be f occused on further realizing l ow2voltage s p inning,devel op ing non2t ox2 ic s olvents and contr olling the release p r operty of coaxial electr os pun nanofiber.Key words:electr os p inning;nanofiber;technol ogical p r ocess;bi omedical;app licati on 国内外动态 中国台湾省化纤产业向非衣料用途转移 日本《海外速报》2009年6月20报道,中国台湾省化纤产业在减产状况下正向非衣料用途转移。