电纺法制备纳米纤维及其应用研究
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°。
静电纺丝制备纳米纤维的研究进展
静电纺丝制备纳米纤维的研究进展近年来，随着纳米技术的快速发展，纳米材料的应用领域也越来越广泛，其中纳米纤维作为一种新型材料备受关注。
静电纺丝技术作为一种制备纳米纤维的有效方法，其应用范围也越来越广泛。
本文将介绍静电纺丝制备纳米纤维的研究进展。
1. 静电纺丝技术概述静电纺丝技术是一种利用静电场将高分子材料制备成纳米纤维的方法。
该技术具有工艺简单、操作方便、成本低、制备纤维直径可调等优点。
静电纺丝技术离不开两个基本元素：溶液和电场。
高分子材料被溶解在溶液中，经过特定的处理后，在电场的作用下开始拉伸，形成纳米直径的纤维。
2. 静电纺丝技术的优缺点静电纺丝技术在制备纳米纤维方面具有以下优点：①纳米纤维可以制备成连续的纤维丝，其长度可达数百米以上，比传统制备方法的纤维连续性更好；②纳米纤维直径可在10纳米至数微米之间调节；③制备成纳米纤维的材料具有极高的比表面积和孔隙度，这些特性使得其在耐热性、膜分离、天然气储存等方面具有广泛的应用前景。
但是，静电纺丝技术也存在一些缺点：①纤维纳米化会导致纤维的拉伸力和断裂十分容易，因此在制备过程中需要控制拉伸度，避免出现纤维过于脆弱导致纤维丝断裂；②由于溶剂挥发以及电场造成的电荷分布不均，容易导致制备的纳米材料出现不均匀性和不稳定性。
3. 静电纺丝技术的进展目前，在静电纺丝技术领域已有许多研究成果。
例如，在制备金属氧化物、生物纳米纤维、纳米复合材料、药物等方面都有广泛的应用。
例如，学者们在制备PCL（聚己内酯）纳米纤维过程中，将X射线光谱法和原子力显微镜（AFM）技术结合，探究了纤维的结构、力学性能和表面形貌等。
研究结果表明，纤维直径的变化可以显著改变材料的力学性能。
在另一项研究中，学者们使用静电纺丝技术制备出药物包被的聚乳酸（PLA）纳米纤维，实现了药物的缓慢释放，有望在医药领域得到应用。
4. 静电纺丝技术未来发展随着人们对纳米材料需求的增加，静电纺丝技术的应用前景也越来越广阔。
纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇
纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究1纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究纤维素是天然存在于植物细胞壁中的一种聚糖，其在工业、农业等领域中有着广泛的应用。
随着纳米技术的发展，纳米纤维素纤维的制备和应用也逐渐引起人们的关注。
纳米级的纤维素纤维是指纤维素在尺寸上达到了纳米级别，其直径一般在5-100纳米之间。
这种纳米纤维素纤维所具有的特殊性质，使得它在材料科学、医学、环境生态等领域具有广泛的应用前景。
然而，想要制备具备纤维素纳米级特征的纤维不是一件容易的事情。
传统的制备方法包括化学法、生物法和物理法等。
其中最为流行的是化学法，但由于该方法的副产物会对环境造成污染，并且该方法需要使用大量的化学药品。
因此，制备具备纳米级纤维素特征的纤维的研究局限于应用领域和研究水平不够高的地区。
随着科技的发展，一种新型的方法-电纺法逐渐走入人们的视野。
电纺技术被认为是制备纳米纤维素纤维的最佳方法之一。
其制备方法简单、成本低廉，而且不对环境造成污染。
电纺法的实现需要特殊的纺丝设备。
该设备将纤维素加入到有机溶剂中，再将该溶液通过电极的高压作用下产生电纺。
由于电极间的电场，这种方法可以制备出具有纳米级直径的纤维素纤维。
同时，这种方法还可以通过控制电纺设备的缺陷和拉伸条件来控制纤维素纤维的直径和质量。
纳米纤维素纤维的应用具有广泛的前景。
目前，它在生物医学、环境科学、电子工业、纸浆生产等领域都得到了广泛的应用。
例如，在生物医学领域，纳米纤维素纤维可以用于制备生物传感器、药物给药系统等，它的表面积大，更容易与细胞结合，具有良好的生物相容性。
而在环境科学领域，纳米纤维素纤维可以用于制备新型的油污染物吸附材料，具有高效，低成本的特点。
此外，在纸浆生产领域，纳米纤维素纤维可以替代传统的成纸材料，制成环保型的纸张。
总之，纳米纤维素纤维的制备和应用是纳米技术所涉及的一个热门领域。
电纺法被认为是制备高质量的纳米级纤维素纤维的最有效方法之一。
纳米纤维素的制备及其应用研究
纳米纤维素的制备及其应用研究随着科技的不断发展，纳米技术已经逐渐成为了研究的热点之一。
其中，纳米纤维素的应用研究也越来越受到人们的关注。
那么，纳米纤维素是什么？为什么会受到如此关注？如何制备和应用呢？下面我们将一一介绍。
一、什么是纳米纤维素？纳米纤维素是由纤维素分子通过纳米技术制备得到的一种纳米材料。
其中，所谓的“纤维素”就是指植物细胞壁和纤维组织中的主要成分之一，是一种具有分子链结构的多糖类物质。
而通过纳米技术将其制备得到的纳米材料，则具有高比表面积、高强度和高导电性等诸多优良性能。
二、纳米纤维素的应用1. 包装材料领域纳米纤维素在包装材料领域中应用广泛。
由于其具有优异的物理和化学性质，可以被用于制造纸张、纸板、纸浆等产品，也可用于食品包装和药品包装中，使其具有更好的密封性和保鲜性。
2. 生物医药领域纳米纤维素在生物医药领域中也有很多应用。
例如，可以被用于制备有生物相容性和生物可分解性的药物载体，也可用于制备伤口敷料和医用纱布等产品，具有促进伤口愈合和防止感染等功效。
3. 纺织品领域纳米纤维素在纺织品领域中也有不少应用。
由于其具有细致的纤维结构和高度的透气性，可以被用于制造高强度、高透气性和柔软舒适的纺织品，例如防紫外线、吸湿排汗和保暖等功能性服装。
三、纳米纤维素的制备纳米纤维素的制备主要有两种方法：溶液旋转和电纺。
1. 溶液旋转法溶液旋转法又称为“涂布法”，是一种将纤维素溶液涂覆在基板上并通过旋转来制备纳米纤维素的方法。
具体步骤为：首先将纤维素溶解于有机溶剂中，形成纤维素溶液。
然后，将溶液涂覆在旋转的基板上，经过一定的旋转速度和旋转时间后，纤维素分子会自组装成纳米纤维素。
2. 电纺法电纺法，则是通过将纤维素溶液置于高电压电场下，在其表面形成纤维素纳米纤维。
具体步骤为：将纤维素溶液注入导电丝网中，在施加高电压电场的同时，导电丝网会向纤维素溶液中放电，从而在纤维素表面形成纳米级纤维。
四、纳米纤维素的未来展望随着纳米技术的不断进步和发展，纳米纤维素在未来将有更广泛的应用前景。
纳米纤维材料的制备及应用研究进展
纳米纤维材料的制备及应用研究进展随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高，纳米技术越来越受到人们的关注。
纳米技术是通过自组装和自组装性的理论基础，设计和制备具有纳米尺度结构的新材料。
其中，纳米纤维作为一种重要的纳米材料，由于其特殊的性质和广泛的应用前景，吸引了众多科学家的研究。
一、纳米纤维的制备方法：1.电纺法制备：电纺法是目前制备纳米纤维最常用的方法之一，其制备原理是通过利用高电场作用下纤维素溶液表面的荷电作用将喷涌出的液滴逐渐拉伸成纳米级尺寸的纤维。
电纺法制备的纳米纤维具有较高的比表面积、较好的孔结构和悬浮性，因此被广泛应用于材料、能源、生物医学、环保等领域。
2.气相沉积法制备：气相沉积法制备纳米纤维技术是利用化学气相沉积技术，通过控制反应温度、压力和气体流量等工艺条件，在陶瓷、金属、半导体等材料基底上形成纳米级尺寸的纤维。
该方法可以制备出高度纯净和高结晶度的材料纳米纤维，但需要复杂的真空设备，成本较高。
二、纳米纤维材料的应用：1.生物医学领域：纳米纤维作为一种具有生物相容性、可降解、高比表面积、高孔隙率的生物材料，被广泛应用于修复组织、制造3D支架、制备组织工程等方面。
同时，具有药物载体、细胞培养和诊断、生物传感器等免疫分析方面的应用潜力。
2.环境保护领域：纳米纤维材料在环境保护领域的应用主要体现在水处理、废气处理、液态催化剂等方面。
通过制备新型的纳米纤维材料，提高其润湿性、晶体结构、表面活性位点等，在环境中吸附、催化、分解有害物质，具备重要的环保应用价值。
3.能源领域：纳米纤维在能源领域中的应用包括燃料电池、锂离子电池、超级电容器等，利用其高比表面积、高电导性、高反应活性等特点，来提高能量传输和储存的效率。
4.材料领域：纳米纤维材料在材料领域中的应用非常广泛，包括塑料、橡胶、金属、陶瓷等材料的增强、传热性能改善、制备纳米复合材料等方面。
三、纳米纤维材料的未来发展：目前，虽然纳米纤维材料的研究已经取得了一定的进展，但是其制备工艺和应用技术还存在着许多挑战和难点。
静电纺丝制备多级结构微纳米纤维及其应用研究
静电纺丝制备多级结构微纳米纤维及其应用研究赵勇，北京航空航天大学化学与环境学院摘要：静电纺丝技术是一种简单、通用、灵活的制备具有复杂结构与组成的微纳米纤维材料的有效的方法。
本文首先介绍了静电纺丝领域近年来的发展和存在的一些问题，然后介绍了本课题组近年来的一些相关工作。
主要包括利用静电纺丝技术可控制备一维多级结构微纳米纤维材料，并利用材料本身的化学性质和结构特性开发其在特殊浸润性、吸附分离、储能、催化等方面的应用。
最后，对该领域进行了展望。
1．前言自然界众多生物纤维材料都具有复杂的多级微纳米结构，这些微纳结构不仅呈现了丰富多彩的几何构型，更重要的是它们所表现出的许多独特的生物功能。
例如，蜘蛛丝为何高强黏弹？北极熊等耐寒动物的毛发为何保暖性能优异？随着科学技术的发展，这些谜底已经被渐渐解开：材料的微观结构与其宏观性质存在着至关重要的关系。
道法自然，从自然界中获得灵感，是科研工作者制备新型功能材料的最有效途径之一[1]。
静电纺丝法是一种自上而下的微纳米纤维材料加工方法，与传统超细纤维制备方法相比，静电纺丝技术具有明显的简易性、易操作性和普适性，它适用于广泛的高分子材料体系，可以制备出各种形貌结构的纤维。
经过近二十年的深入研究，静电纺丝技术已经从最初的几种简单聚合物溶液和熔体纺丝扩展到不同的高分子体系至聚合物/无机材料复合体系，在结构上也从最初的简单的柱状实心结构发展到复杂的表面或内部多级结构[2-4]。
目前，许多聚合物都可以通过电纺得到超长的微米至纳米级的纤维，而有机小分子或无机材料也可以通过与适当聚合物的掺杂从而得到杂化材料的复合纳米纤维。
这种方法简单快速，一步既可得到大面积的纳米纤维，是一种十分经济有效的一维纳米材料制备的新方法。
电纺法与溶胶－凝胶法或煅烧、原位反应等后处理技术结合，还可以用于制备无机氧化物纤维、金属纤维等等。
国内科研工作者在该领域作出了大量工作，吉林大学王策小组在制备无机/聚合物功能纤维材料方面做了许多杰出的工作[5-7]。
纳米纤维膜在药物传递中的应用研究
纳米纤维膜在药物传递中的应用研究纳米纤维膜是一种由纳米级纤维交织而成的材料，在药物传递中具有很大的应用前景。
目前，纳米纤维膜已经在制备载药纳米颗粒、促进药物释放、增强药物渗透以及修复组织等方面得到广泛应用。
本文将从纳米纤维膜的制备方法、纳米纤维膜在药物传递中的应用、纳米纤维膜的优势以及未来的展望等方面进行探讨。
一、纳米纤维膜的制备方法纳米纤维膜的制备方法主要有电纺法、模板法和溶胶-凝胶法等。
其中，电纺法是目前应用最为广泛和成功的一种方法。
该方法利用电场作用使高分子溶液产生电纺喷射，并使纳米级的纤维逐渐形成纤维束。
最终形成超细纤维膜。
电纺法制备的纳米纤维膜具有纳米级孔径和极大的比表面积，有利于药物的吸附和渗透。
二、纳米纤维膜在药物传递中的应用1.纳米纤维膜的载药性能纳米纤维膜具有很好的载药性能。
由于具有大量的孔隙和极大的比表面积，纳米纤维膜可以提供充分的载药空间和载药能力。
同时，纳米纤维膜上的极性官能团能够吸附药物，从而实现药物的固定和控制释放。
2.纳米纤维膜的控制释放性能纳米纤维膜能够实现具有较好的药物控制释放性能。
采用纳米纤维膜材料进行药物传递可以实现精准控制药物释放速率和时间。
在药物传递中，药物可以在纳米纤维膜中扩散和释放，从而实现长效、持续的药物输送。
3.纳米纤维膜的增强渗透性能采用纳米纤维膜材料进行药物传递还可以大大增强药物的渗透性能。
纳米纤维膜材料可以扩大药物的有效透过面积，从而增强药物的渗透性。
此外，纳米纤维膜材料的多孔结构还可以增加材料内部空隙，从而提高合适药物的渗透性和传输效率。
4.纳米纤维膜的组织修复性能纳米纤维膜还具有组织修复功能。
使用具有组织修复性能的纳米纤维膜材料可以使损伤的组织快速恢复。
纳米纤维膜材料还可以对细胞进行刺激，增强细胞的自我修复能力，从而加速组织的修复过程。
三、纳米纤维膜的优势纳米纤维膜作为一种新型材料，在药物传递领域具有一些明显的优势。
这些优势包括：1.纳米纤维膜具有极高的比表面积和多孔性，能够提供最佳吸附和释放条件。
纳米纤维薄膜的制备及其应用
纳米纤维薄膜的制备及其应用概述：纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其颗粒尺寸在1到100纳米之间。
纳米纤维薄膜是一种应用广泛的纳米材料，具有较大的比表面积、高孔隙度和优异的力学性能。
本文将重点介绍纳米纤维薄膜的制备方法以及其在各个领域的应用。
一、纳米纤维薄膜的制备方法1. 电纺法电纺法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过电纺设备将聚合物溶液注入电纺针头，利用高电压的电场作用下形成纳米尺寸的纤维，并在收集器上形成纳米纤维薄膜。
电纺法制备出的纳米纤维薄膜具有较高的孔隙度和比表面积，适用于过滤、分离和催化等领域。
2. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过在真空环境下将物质从固态直接转化为气态，再沉积到基底上形成薄膜的方法。
通过调控沉积条件和蒸发物质的性质，可以制备出具有纳米级结构的纤维薄膜。
真空蒸发法具有制备简单、薄膜质量高的优点，适用于光学器件和电子器件等领域。
3. 模板法模板法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过选择合适的模板材料和制备工艺，在模板孔隙中填充聚合物或金属溶液，经过固化和模板移除等步骤，最终得到纳米纤维薄膜。
模板法制备的纤维薄膜具有均匀的孔隙结构和较高的孔隙度，适用于储能和催化等领域。
二、纳米纤维薄膜的应用1. 污水处理纳米纤维薄膜具有高孔隙度和大比表面积的特点，可以用于污水处理领域。
通过纳米纤维薄膜的过滤作用，可以有效去除污水中的悬浮颗粒和有机物质，实现水质的净化。
此外，纳米纤维薄膜还可以用作分离膜，对盐水进行脱盐，解决淡水资源的问题。
2. 组织工程纳米纤维薄膜具有类似胶原蛋白的纤维结构和良好的生物相容性，因此在组织工程领域有广泛应用。
通过将细胞种植在纳米纤维薄膜上，可以模拟自然的细胞外基质环境，促进细胞生长和组织再生。
此外，纳米纤维薄膜还可以用于药物缓释，实现局部治疗和控制释放，提高疗效。
3. 能源领域纳米纤维薄膜在能源领域具有重要应用价值。
通过改变纳米纤维薄膜的孔隙结构和材料组成，可以制备出高效的电池隔膜和超级电容器电极等材料，提高能源存储的性能。
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。
静电纺丝制备纳米纤维的进展及应用
米材料。
通 讯联 系人 。
场强度增加到临界值时 ， 半球状液滴会转变为锥 形， 这一带电的锥体称为 Ｔｙ ｒ ａｌ 锥。进一步增加 ｏ 电场强度， 带电射流会从 Ｔｙ ｒ ａｌ 锥尖喷射出来 ， ｏ 放
不能制 备连 续 的纳 米 纤维 ， 量 太 小 。 自组 装 法 产 是利用 分子 间的 相互 作 用 力 ， 已有 的 组 分 自发 将 地组 装 成具有 某种 形 貌 或 功能 的纳米 材 料 ， 可 但 控性较差 。静 电 纺丝 法 是 目前 唯 一 能够 直 接 、 连 续 制备 聚合物 纳米纤 维 的方 法 。 １ 静 电纺丝 的基本原 理 静 电纺丝 装 置主要 由 以下 ３部 分 组 成 ： 压 高 影 响静 电纺丝纤 维成形 的 因素主要 包含 ３个
维普资讯
第３ ０卷 第 ３期
２０ ０ ７年 ６月
合
成
纤
维
工
业
Ｖｏ ． ０ Ｎ ． １３ ｏ ３
Ｊｎ ２０ ｕ． ｏ７
ＣＨＩ ＮＡ ＹＮＩ Ｓ ’ Ｈ阴
Ｃ Ｆ ＢＥ ｌ Ｉ Ｒ ＮＤＵＳ ＲＹ Ｔ
静 电纺 丝 制备 纳 米 纤维 的进 展及 应 用
在前驱体静电纺丝纳米纤维的应用过滤材料用静电纺丝法制备的纳米纤维较常规过滤材料大大提高纤维过滤毡与常规纤维过滤毡相比能提高协以上的颗粒林的颗粒对人体的危害也很大致癌物往往吸附在这些小颗粒上材则可以有效地过滤掉这些小颗粒公司已经制造出偏氟乙二烯为支撑基材体微滤膜和液体微滤膜组件不仅提高了其过滤性能且环境适应范围广物浓度适应范围宽生物医用功能材料静电纺丝纤维由于具有狼好的生物相容性和结构相容性物释放等用静电纺丝方法制备出可降解的聚醋型聚氨醋纳米纤维支架培养结果表明纺丝支架上容性很好的表面活性剂阴离子聚乳酸溶液中进行静电纺丝物聚合物纤维表面光滑放试验采用蛋白酶分解中释放出来物可从载药的纤维毡中持续传感器材料传感膜的灵敏度与每单位质量膜的表面积成正比其过滤效率如同样质量的超微细其过滤效率国内外现有的过滤材料只能净化而直径小于林特别是如二嗯英这种一
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。
电纺法制备纳米纤维及其应用研究
纳米纤维 形态 应 用
电 纺 条 件 影 响 纤 维 形 态 和 纳 米 纤 维 应 用 进 行 了综 述 。 最后 对 纳 米 纤 维 应 用 发 展 方 向进 行 了 展 望 。
关 键 词 电 纺
Ｐｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌｃ ｔ ｎ ｆＥｌｃｒ ｓ ｕ ｎｏ ｂ ｒ ：Ａｎ Ｏｖ ｒ ｉｗ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｐ ｉａ ｉ ｓｏ ｅ ｔ ｏ ｐ ｎ Ｎａ ｆ ｅ ｓ ｏ ｏ ｉ ｅ ｖｅ
维普资讯 http://www.cqvHale Waihona Puke
第 ２ 卷 第 ６期 １ ２０ ０ ７年 ６月
化 工时 刊
Ｃｈ ｍｉａ Ｉｄ ｓ ￣ Ｔｍｅ ｅ ｃ ｌｑ ｕ ｔ ｉ ｓ
Ｖ Ｉ １， ｏ． ｏ． ２ Ｎ ６ Ｊ ｎ． ２ ０ ｕ ６． ０ ７
电纺 法 制 备 纳 米 纤 维 及 其 应 用 研 究
溶液 或熔体 在静 电场 中流动 与变 形 ， 后经 溶剂 蒸发 然 或熔 体冷却 而 固化 ， 于是 得 到纤维 状 物质 。它 的一个 重 要特 点就 是 制 得 的纤 维 直 径 可 以在 数 １ ｍ到 数 ０ｎ １０ｎ 之 间 。 电纺 可 以直 接制 成超 细纤 维 ， 些纤 维 ０ ｍ 这 的特点是 具有 很 大 的 比表 面 积 和很 小 的 孔 径 。 电纺
聚合物纳米纤维的制备技术及应用研究
聚合物纳米纤维的制备技术及应用研究聚合物纳米纤维是一种重要的材料，它具有很强的机械性能和化学稳定性，能够应用于光电、生物医学、能源、环境等多个领域。
本文将介绍聚合物纳米纤维的制备技术及应用研究情况。
一、聚合物纳米纤维的制备技术1. 电纺法制备聚合物纳米纤维电纺法是制备聚合物纳米纤维的一种重要方法，具有简单、有效、高效、成本低等优点。
电纺法是利用高电场作用下的电荷效应，将高分子溶液喷出，并在空气中飞行的过程中，经过静电拉伸、溶剂蒸发等过程，形成具有纳米级别直径的聚合物纳米纤维。
这种方法具有操作简单、无环境污染等优点，且制备出的聚合物纳米纤维颗粒大小均匀、纤维直径可调节。
而且该方法能够制备出大面积的聚合物纳米纤维薄膜，具有广泛的应用前景。
2. 相容共混法制备聚合物纳米纤维相容共混法是将两种或多种聚合物在相容的混合物中，通过溶液共混、熔融混合等方式混合成单一的成分均一的体系。
在该体系中，利用相互作用作用力，聚合物之间形成协同作用，最终形成具有纳米级别直径的聚合物纳米纤维。
该方法具有操作简单、成本低等优点，而且制备出的聚合物纳米纤维薄膜具有低温、高强度、耐磨损等性质。
因此该方法能够被广泛应用于医学、环境、能源等领域。
3. 空气静电纺丝法制备聚合物纳米纤维空气静电纺丝法是另一种常用的制备聚合物纳米纤维的方法。
该方法通过高压电场电荷效应，使溶解的聚合物溶液形成气溶胶状态，并通过在空气中静电纺丝的方法将气溶胶纤维拉伸成具有纳米级别直径的聚合物纳米纤维。
与电纺法相比，该方法的优点是，制备速度更快，中间步骤更简单，且可以制备出具有更大直径的聚合物纳米纤维。
二、聚合物纳米纤维的应用研究1. 生物医学领域聚合物纳米纤维在生物医学领域的应用，是聚合物纳米纤维研究中的一个重要方向。
聚合物纳米纤维可用于制备纳米级别的高分子材料，这些材料具有良好的生物相容性、良好的生物粘附能力、良好的生物样品提取、分析和检测等特性。
在纳米纤维材料中，纳米纤维具有更大的比表面积和体积，可以更有效地降低药物的剂量、提高药物的生物利用度，还可以提高疗效，缩短治疗时间。
壳聚糖纳米纤维的制备及其生物医学应用探究
壳聚糖纳米纤维的制备及其生物医学应用探究引言：壳聚糖是一种天然的多糖聚合物，具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性。
近年来，壳聚糖纳米纤维作为一种新型的生物材料在生物医学领域中引起了广泛的关注。
本文将详细介绍壳聚糖纳米纤维的制备方法以及其在生物医学应用中的潜力探究。
一、制备方法：1.1 电纺法：电纺法是制备壳聚糖纳米纤维的常用方法。
该方法通过将壳聚糖溶液注入电纺装置中，通过高电压静电纺丝，形成纤维状的壳聚糖纳米纤维。
电纺法制备的壳聚糖纳米纤维具有较高的比表面积、孔隙率和细胞附着性，适用于组织工程、药物控释等方面的应用。
1.2 模板法：模板法制备壳聚糖纳米纤维需要使用模板材料，在模板上沉积壳聚糖溶液，然后通过交联、去模板等步骤得到纳米纤维。
该方法制备的纳米纤维具有较高的结构稳定性和可调控性，适用于组织修复和细胞培养等方面的应用。
1.3 电沉积法：电沉积法是利用电化学原理，通过电极化壳聚糖溶液，并在电极上沉积纳米纤维的方法。
该方法制备的纳米纤维具有较高的均一性和结构稳定性，适用于生物传感、药物控释等方面的应用。
二、生物医学应用：2.1 组织工程：壳聚糖纳米纤维具有类似于自然细胞外基质的结构特征，能够提供细胞黏附、增殖和分化的微环境。
因此，壳聚糖纳米纤维可以作为优秀的组织工程支架材料，在组织修复和再生医学领域具有广阔的应用前景。
研究表明，壳聚糖纳米纤维用于骨组织工程、软组织修复和血管再生等方面可以促进细胞的生长和组织的再生。
2.2 控释药物：壳聚糖纳米纤维具有良好的药物负载能力和控释性能，可以作为理想的药物控释材料。
通过调控壳聚糖纳米纤维的孔隙结构和电荷性质，可以实现对药物的缓慢释放和靶向释放，提高药物的生物利用度和疗效。
研究表明，壳聚糖纳米纤维用于癌症治疗、创伤修复和感染控制等方面具有良好的应用潜力。
2.3 生物传感：壳聚糖纳米纤维具有较高的比表面积和生物相容性，可以作为生物传感器的载体材料。
通过修饰壳聚糖纳米纤维表面的生物分子、导电聚合物等，可以实现对生物分子、细胞和微生物的高灵敏度检测。
静电纺丝技术研究及纳米纤维的应用前景要点
静电纺丝技术研究及纳米纤维的应用前景引言：术语“电纺”来源于“静电纺丝”。
虽然电纺这一术语是20世纪90年代才开始使用，但是其基本思想可以追述到60年前。
1934一1944年间，FomalaS[1]申请了一系列的专利，发明了用静电场力来制备聚合物纤维的实验装置。
1952年，vonnegut和NeubauerI53)发明了电场离子化技术，得到了粒径(0.lmm)均匀、带电程度高的线流。
1955年，Drozin进行了不同液体在高电压下，形成气溶胶的研究。
1966年，Simons发明了一种装置，用静电场纺丝法制备出了很轻超薄的无纺织物，他在研究中发现，低浓度溶液纺出的纤维较短且细;高浓度溶液纺出的纤维长且连续[2]。
1971年，Baumgarten采用静电纺丝法制备出了直径在0.05u m一1.1um的丙烯酸纤维。
自从80年代，特别是近些年，由于纳米技术的兴起，使得静电纺丝技术再度引起了纳米材料研究人员的高度关注。
采用静电纺丝技术可以很容易的制备出直径在几百微米到几百纳米甚至几十纳米的高质量纤维。
目前为止，己经有近上百种高分子采用静电纺丝技术被纺成纳/微米纤维。
这些纳/微米纤维有些己经广泛应用于纳米复合材料、传感器、薄膜制造、过滤装置，以及生物医用材料的加工和制造上。
本文立足于静电纺丝技术的研究现状，分别从材料的化学组成、纤维的分布方式和特殊结构形态三个方面进行了阐述。
同时，概括并展望了纳米纤维的应用领域与前景。
1静电纺丝的基本原理在电纺丝过程中，喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。
在外加电场作用下，受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴，在电场诱导下表面聚集电荷，受到一个与表面张力方向相反的电场力。
当电场逐渐增强时，喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状，形成所谓的“泰勒锥”(Taylorcone)[3-6]。
而当电场强度增加至一个临界值时，电场力就会液体的表面张力，从“泰勒锥”中喷出。
喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳，产生频率极高的不规则性螺旋运动。
纳米纤维的制备与应用方法
纳米纤维的制备与应用方法纳米纤维作为一种具有极高比表面积和领域广泛的材料，具有许多潜在的应用领域，如过滤器材料、催化剂载体、生物传感器等。
在本文中，我们将探讨纳米纤维的制备方法以及其在不同领域的应用。
一、纳米纤维的制备方法1. 电纺法电纺法是纳米纤维制备中最常用的方法之一。
该方法通过将高分子溶液注入电纺器中，在高电场作用下，使溶液在空气中形成细长的纤维。
电纺法具有简单、高效、可控性强等优点。
制备出的纳米纤维具有较高的比表面积和孔隙度，适合用作过滤器材料。
2. 模板法模板法是另一种常用的纳米纤维制备方法。
该方法使用纳米颗粒或模板材料作为模板，将高分子溶液浸渍在模板上，然后经过固化、除模等步骤，得到纳米纤维。
模板法制备的纳米纤维形状和尺寸可由模板调控，从而获得所需的纳米纤维结构。
3. 湿法制备湿法制备纳米纤维的方法包括溶胶-凝胶法、自组装法等。
这些方法主要利用高分子化合物在溶液中的自组装行为，通过调控溶液中的参数（如pH值、温度等），使高分子自发地形成纳米纤维结构。
二、纳米纤维的应用1. 过滤器材料纳米纤维具有较高的比表面积和孔隙度，可以用于制备高效的过滤器材料。
通过调控纳米纤维的直径和孔隙大小，可以实现对不同粒径颗粒的过滤和分离。
此外，纳米纤维还具有较好的抗菌性能，可以用于制备口罩、空气净化器等防护用品。
2. 催化剂载体由于纳米纤维具有较高的比表面积和孔隙度，可以将催化剂负载在纳米纤维表面，提高催化反应的效率。
纳米纤维还可以通过调控纤维表面的化学性质，实现对反应物的选择性吸附和分离，从而优化催化反应过程。
3. 生物传感器纳米纤维具有高度的柔性和生物相容性，可以用于制备生物传感器。
将具有特定生物活性的分子（如抗体、酶等）固定在纳米纤维表面，并与待检测样品相互作用，可以实现对生物分子的灵敏检测。
纳米纤维生物传感器在医学诊断、环境监测等领域具有广阔的应用前景。
4. 能源储存纳米纤维可作为电池、超级电容器等能源储存材料的载体。
《化学纤维》静电纺丝方法制备纳米纤维膜实验
《化学纤维》静电纺丝方法制备纳米纤维膜实验为止；②静置10分钟，得到稳定的聚乳酸氯仿溶液。
静电纺丝过程: ①用注射器抽取一定量的的电纺溶液，保证注射器针尖为锥状；②将高压正极金属夹夹在注射器金属针头上；③在收集滚轴上裹上一层锡纸；④关上电纺仪器门，打开电源；⑤调节仪器参数：负高压(电压表:- 9.99；电流表: -0.05)正高压(电压表: 10. 04；电流表: 0.00)速度设定2mm/min距离设定30mm增量控制1.00；⑥点击仪器开始按钮进行纺丝；⑦得到适量纤维后，关闭仪器，取出覆有纤维的锡纸;干燥处理:将纤维用锡纸包裹起来放入烘箱进行烘干，除去未干燥完的溶剂和水。
纤维电镜观察拍照:取部分纤维进行电镜观察并拍照分析。
数据处理放大倍数：5000倍Area Mean Min Max Angle Length1 0.53 95.873 50.595 194 52.784 10.24放大倍数：2000倍Area Mean Min Max Angle Length1 1.385 92.629 53 197 52.696 10.421 放大倍数：500倍Area Mean Min Max Angle Length1 9.204 103.57 69.979 161.26 61.928 17.4362 9.73 123.619 69 232.167 48.366 18.526放大倍数：500倍Area Mean Min Max Angle Length1 59.172 113.917 87 158 14.036 21.1442 78.895 119.5 60 175 0 28.2053 52.597 117.536 52 176 4.086 17.9944 72.321 128.545 80 192 0 25.641分析结果随着电压的升高，纤维的平均直径减小，这是因为随着纺丝电压的增加，纤维的外观形态变化不大，但是聚合物射流表面聚集了越来越多的电荷，这些电荷在射流表面相互排斥，从而使得电场力对射流有更强的拉伸，最终生成更细的纤维网。
电纺纳米纤维的研究及应用
电纺 是 指 聚合 物溶 液 （ 熔 体 ） 高 压 电 场 的作 用 或 在 下 形 成 纤维 的 过 程 … ， 核 心 是 使 带 电荷 的 高 分 子 溶 其 液 或 熔 体 在静 电 场 中 流 动 与 变 形 ， 后 经 溶 剂 蒸 发 或 然 熔 体 冷 却 而 固 化 ， 是 得 到 纤 维 状 物 质 。 它 的 一 个 重 于
４ ８
江 西
化
工
２０ 年 第 ３期 ０８
电 纺 纳 米 纤 维 的 研 究 及 应 用
李婷 婷 舒 红英 徐 佩２
（ ． 昌航 空 大 学环 境 与 化 学 工 程 学 院 南 昌 ３０６ ； １南 ３０３
２ 江 西 赣 江 职业 技 术 学 院 南 昌 ３００ ． ３ １８）
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水 溶 液 纺 丝 制备 的纳 米 纤 维 平均 直径 分别 为 ３０ｎ 和 ０ ｍ
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图 １ Ａ： 电纺 装 置 示 意 图 ； 射 流 的 内部 形 貌 Ｂ： 首先 ， 聚合 物 液 滴 依 靠 表 面 张 力 的 作用 而 悬 挂 在 针 尖
行 。另 外 ， 聚合 物溶液 浓度 是影响 纤维 直径 的 最 主要 因素
上； 当给 聚合 物 液 滴 施 加 一 高 压 静 电场 ， 液 滴 的表 面 在
会 产 生 静 电 荷 ， 着 电 荷 的 相 互 排 斥 及 表 面 电 荷 向 相 随 反 电极 收 缩 ， 生 一 个 与表 面张 力 相 反 的 电 场力 ＿ 。随 产 ３ Ｊ 着 作 用 电压 的增 大 ， 电 的聚 合 物 熔 体 或 溶 液 在 喷 丝 带
电纺碳纳米纤维复合材料制备及电化学性能研究
电纺碳纳米纤维复合材料制备及电化学性能研究电纺碳纳米纤维复合材料制备及电化学性能研究引言：碳纳米纤维复合材料是一种由碳纳米纤维和基体材料组成的新型复合材料。
由于碳纳米纤维具有较高的比表面积、优异的导电性能和机械性能，和传统纤维相比具有更好的增强作用，因此广泛应用于储能设备、导电材料以及传感器等领域。
本文主要介绍了电纺技术在制备碳纳米纤维复合材料中的应用，以及对其电化学性能的研究。
一、电纺技术在碳纳米纤维复合材料制备中的应用电纺技术是一种利用静电力使聚合物溶液形成纤维的方法。
它具有制备纤维直径细、纤维均匀度好、操作简单等优点，因此被广泛应用于纺织品、过滤材料以及复合材料的制备中。
1.1 电纺技术的原理电纺技术主要是通过将聚合物溶液注入到注射器中，然后利用高压电场使溶液喷射出，形成纤维。
高压电场会使溶液的表面电荷分离，形成一个电双层。
当电荷的静电斥力超过溶液的表面张力时，溶液会形成尖点，随后由于表面张力的作用，形成纤维丝。
最后，纤维丝会通过静电力作用的拉伸形成纤维。
1.2 电纺技术制备碳纳米纤维复合材料的方法在制备碳纳米纤维复合材料时，可以将碳纳米纤维与基体材料的溶液混合，然后通过电纺技术制备纤维。
制备过程中可以根据需要将纤维层叠、交织、缠绕等，以增加复合材料的强度和导电性能。
二、电纺碳纳米纤维复合材料的电化学性能研究电化学性能是评价储能材料的重要指标之一。
碳纳米纤维具有良好的导电性能，因此其复合材料在电化学性能方面具有较高的潜力。
2.1 循环伏安曲线测试循环伏安曲线是一种用来研究储能材料电化学性能的常用方法。
通过该测试可以得到材料的电化学活性表面积、离子在材料中的嵌入和脱嵌过程，以及材料的电化学储能容量等信息。
2.2 电化学阻抗谱测试电化学阻抗谱是一种用来研究储能材料电化学性能的方法。
通过该测试可以得到材料的电化学等效电路模型，进而研究材料的电化学界面反应和传输过程。
2.3 电纺碳纳米纤维复合材料的电化学性能研究表明，电纺碳纳米纤维复合材料在电化学性能方面具有良好的表现。
纳米纤维的合成和应用
纳米纤维的合成和应用纳米纤维是一种非常有用的新型材料，它具有强度高、导电性好、耐热性强、透明性好等特点。
因此，它被广泛应用于医疗、纺织、能源、环保等领域。
在本文中，我们将介绍纳米纤维的合成方法和应用领域。
一、纳米纤维的合成1. 电纺法电纺法是一种最为常见的纳米纤维制备方法。
它主要通过电场作用使高分子溶液从针尖中流出，然后在空气中快速干燥而形成纤维。
该方法具有制备速度快、制备样品多等优点，因此广泛应用于工业中的各个领域。
2. 直接拉伸法直接拉伸法是一种制备纳米纤维的另一种方法。
这种方法是通过将高分子材料在熔融状态下拉伸，形成极细的纤维。
由于纤维的极细，因此该方法的应用领域也非常广泛。
3. 电化学沉积法电化学沉积法是一种利用电化学作用将纳米材料沉积于电极表面制备纳米纤维的方法。
这种方法可以制备出质量好，且具有均匀分布的多孔纳米纤维。
二、纳米纤维的应用1. 医疗领域纳米纤维在医疗领域有着广泛的应用。
它可以用于制备口罩、手套、防护服等医疗用品。
纳米纤维制成的医疗用品具有良好的杀菌性能和过滤性能，对防止传染病的传播有非常重要的作用。
2. 纺织领域纳米纤维在纺织领域也有广泛的应用。
它可以用于制备高档面料、高强度的各种织物等。
作为一种优质的材料，纳米纤维具有非常高的穿透力和弹性，因此也被广泛地应用于健身服和运动服等领域。
3. 能源领域纳米纤维在能源领域也有着不可忽视的应用前景。
它可以被用来制成高效能源储存材料和太阳能电池等。
这些材料都具有良好的导电性能和优异的耐腐蚀性，因此在新能源领域具有重要的应用前景。
4. 环保领域纳米纤维在环保领域的应用也越来越受到重视。
它可以用于制备空气、水净化器等环保设备。
因为纳米纤维具有极强的吸附能力和过滤性能，因此在环保领域也有着非常重要的应用价值。
总之，纳米纤维在各个领域中都有着非常广泛的应用前景。
它的合成方法也越来越丰富，为其应用领域的拓展提供了坚实的基础。
我们相信，在未来的日子里，纳米纤维将继续发挥其重要的作用，为我们的生活带来更加美好的未来。
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论 文 综 述Overview of Thesises电纺法制备纳米纤维及其应用研究周明阳(东南大学化学化工学院生物材料和药物释放实验室,江苏南京210096)摘 要 静电纺丝(电纺)技术是一种制备直径为数10nm 到数 m 纳米纤维的有效方法,介绍了电纺的工作机理,对电纺条件影响纤维形态和纳米纤维应用进行了综述。
最后对纳米纤维应用发展方向进行了展望。
关键词 电纺 纳米纤维 形态 应用收稿日期:2007-05-10基金项目:国家自然科学基金(N SFC 50573011,50673019)资助作者简介:周明阳(1980~),男,硕士生,从事高分子材料方面的研究Preparation and Applications of Electrospun Nanofibers:An OverviewZhou Mingyang(Biomaterials and Drug Delivery Laboratories,School of Chemistry and Chemical Engineering,Southeast University,Jiangsu Nanjing 210096)Abstract Electrospinning is one of methods to produce continuous nanofibers with diameter in the range of several nanometers to several microns The structure and principle of elec trospinning were introduced briefly The influences of pro cessing conditions on electrospinning and the applications of the nanofibers were summarized Furthermore the way forward for this nanofibers was suggested at lastKeywords electrospinning nanofibers morphology application1电纺及其影响因素1 1 电纺法电纺是指聚合物溶液(或熔体)在高压电场的作用下形成纤维的过程[1],其核心是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形,然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化,于是得到纤维状物质。
它的一个重要特点就是制得的纤维直径可以在数10nm 到数100nm 之间。
电纺可以直接制成超细纤维,这些纤维的特点是具有很大的比表面积和很小的孔径。
电纺技术最早由Formhals 等[2]在1934年实现,并且申请了专利。
电纺装置如图1所示[3],整套装置主要包含3个部分:给料系统,高压电源和接受系统。
图1 电纺装置图1 2 电纺及电纺纤维形貌的影响因素影响电纺过程和电纺纤维形貌的参数很多,具体可分为3大类[4]:!体系参数,如聚合物相对分子质量、相对分子质量分布、分子结构(线性,支化等)以及第21卷第6期2007年6月 化工时刊Chem ical Industry Tim es Vol.21,No.6Jun.6.2007溶液性质(粘度,电导率和表面张力);#过程参数,如浓度、外加电压、喷头与收集板之间的距离;∃环境参数,如温度、湿度和空气流速等[5]。
1 2 1 聚合物的相对分子质量的影响聚合物的相对分子质量对电纺溶液的流变性能、电导率、介电强度以及表面张力有很大的影响[6~10]。
相对分子质量低到一定程度会在电纺过程形成珠状纤维,相对分子质量高时制备的纤维直径粗大[8、11]。
Lee等[12]研究了不同相对分子质量的无规聚乙烯醇水溶液的静电纺丝,结果表明,由聚合度为1700和4000的聚乙烯醇水溶液纺丝制备的纳米纤维平均直径分别为300nm和240nm。
1 2 2 聚合物溶液浓度的影响Zong等[11]研究了溶液浓度对聚-D-乳酸(PD LA)的DMF溶液纺丝的影响。
结果表明,PDLA可纺浓度范围为20%(质量分数)~40%(质量分数),浓度低于20%(质量分数)不能形成纤维,浓度高于40%(质量分数)聚合物溶液不能流动,纺丝无法进行。
另外,聚合物溶液浓度是影响纤维直径的最主要因素之一。
Deitzel等[13、14]指出电纺纤维的直径随着聚合物溶液浓度的增大而增大,当聚合物溶液浓度较高时,纤维直径分布变宽,对聚氧化乙烯(PEO)/H2O 体系进行了电纺,得出了纤维直径与浓度的关系:d %c1/2。
1 2 3 外加电压的影响外加电压对聚合物纺丝的影响Geng XG,Deitzel 和Kleinrneyert等[13]进行了讨论。
纺丝电压的高低对纤维直径的影响很大,一般说来,液体喷射细流表面的电荷密度主要受电场影响,随着对聚合物溶液所加电压的增大,液流表面电荷间的静电斥力增大,液流的分裂能力相应增强,同样,施加电压的增加也会导致带电纤维在电场中产生更大的加速度,这两方面都利于喷射流的形成,有利于纤维的拉长,使得纤维直径变小。
Deitzel等[13]指出外加电压的高低对纤维表面形貌也有影响,随着电压的升高,纤维表面将变得粗糙,当电压高于某一值的时候,纤维表面的&珠状∋结构将增加。
1 2 4 接受距离的影响若接受距离过小,纤维在固化成形过程中,会导致溶剂挥发不完全,收集到的可能是珠状纤维,接受距离过大时,又会使电场强度变小,影响纤维形貌的效果如同外加电压的影响一样。
Christopher[15]对尼龙66纺丝,发现较近的接受距离会产生珠状纤维。
1 2 5 溶液流速的影响聚合物溶液的流速对纤维的直径也有较大影响。
纺丝液流速的增加,不利于纺丝液的凝固。
显然随着溶液流速的增加,纤维的直径变大。
1 2 6 溶剂的影响Son等[16]采用4种不同的溶剂,对聚氧化乙烯(PE O)进行了静电纺丝研究。
结果表明,PEO的氯仿溶液、乙醇溶液和水溶液的可纺最低电压约为13kV,而PEO的DMF溶液可纺最低电压约为25kV,这可能是由于D MF的挥发性不高造成的。
纤维的直径和形态和溶剂的类型也有关系,溶剂的介电常数越大,纤维的直径越细。
2电纺纳米纤维的应用2 1 生物医学材料纳米纤维在生物医学上的应用是一个非常热门研究领域,主要包括组织工程、药物释放、药物载体、人工器官、组织修复等。
Jamil A Matthews等[17]用胶蛋白制备电纺丝纤维,发现经电纺丝加工的胶原蛋白在组织工程中有很好的应用特性。
胶原蛋白是天然组织细胞外基质的基本结构性单元,通过电纺丝可以得到与天然聚合物结构及生物性能极其相似的胶原质纤维。
如果条件控制得好,甚至可获得与天然聚合物完全相同的结构和生物性能。
Chu等[18]用静电纺丝法制备纳米纤维膜,作为药物释放的控释材料,通过改变材料的组成、纤维的直径等可以有效控制生物材料的降解速度,通过生物试验证实了所制得的纤维膜有防粘连效果。
El-Refaie Kenawy等[3]用静电纺丝法制得的纳米纤维膜,作为控制药物释放速度的材料,通过改变电纺的条件来改变纤维的直径,进而改变了药物释放的速度。
Riboldi Stefania A等[19]用静电电纺丝方法制备出可降解的聚酯型聚氨酯纳米纤维,这种纤维可用作骨骼的肌肉组织工程支架,在这类支架上用人体细胞做组织细胞培养试验,未发现有毒性残留,且支架的力学性能也较好(可承受最大10%的线性形变,杨氏模量也可达到GPa级)。
细胞培养结果表明,这类组织化工时刊 2007 Vol 21,No.3 论文综述 Overview of Thesises工程支架的生物相容性很好。
Smith等[20]利用电纺法,制备了内载多种药物的皮肤贴膜和皮肤保护膜,所得制品的优点是比表面积大,提高了载药量,而且孔隙率高,利于被遮盖的皮肤表面与大气交换空气和水分。
Dhirendra S K等[21]用电纺法制得聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米纤维制成生物降解性薄纱,纤维表面可吸附头孢唑啉类广普抗生素等药物,用于经皮给药系统中,实现药物与皮肤紧密接触,使药物的皮肤渗透按设计的速率进行,血药浓度曲线平缓,维持持久恒定的血药浓度,毒性和不良反应小,用作抗生型伤口敷料。
2 2 复合改性材料Kim等[22]研究了聚苯丙咪唑电纺纳米纤维在环氧树脂和橡胶中的增强效果,分别进行了拉伸、3点挠度、双扭转以及撕裂测试。
发现随着纤维含量的增加,环氧纳米复合物的弯曲杨氏模量和断裂强度增加不大,断裂能却显著增加;而橡胶纳米复合物与未填充的橡胶材料相比杨氏模量是原来的10倍,断裂强度是原来的2倍。
Teye-Mensah R等[23]用静电电纺丝技术制备出一种铒改性钛纳米纤维,这种改性钛纳米纤维可以选择性地发射红外光。
他们先将四正丙基钛与PVP溶液混和并掺入3价饵氧化物进行混和电纺丝,将所得的纳米纤维在900(下煅烧,将有机成分都去除,并使钛的晶体结构由锐钛型转变成金红石型,铒的加入改变了钛晶体的近红外光学特性,这种结构形态可以用于热-光-电能相互转化的体系中。
Bergshoef等[24]将尼龙4,6的甲酸溶液用静电纺丝的方法制备得到30~200nm的纳米纤维,并将该纤维与双组分环氧树脂进行混和,固化后得到透明的复合材料。
力学性能研究表明,和未改性环氧相比,纳米纤维增强的环氧复合材料的弹性模量和拉伸强度大幅度提高,尼龙4,6纳米纤维起到了增强的作用。
2 3 过虑和防护材料由于静电纺丝纤维的直径达到nm级,具有比表面积高,表面粘合性高的特点,可以用作高效低阻的过滤材料[25]。
将这种纳米纤维与其他机体复合后,可以用作分子过滤、化学和生化的阻隔,可以制作生物化学的防护服,能够有效的吸收和降解有害气体等[26]。
Gibson Phillip[1]把活性炭、碳纳米管和亚 m 的酶粒子引入电纺丝薄膜,制备化学生物保护膜,其特点是使空气流通的同时,可以有效地捕捉空气中的粒子,具有防生化武器的基本功能。
2 4 传感器传感器的灵敏度与每单位质量膜的表面积成正比,而电纺丝纳米纤维的比表面积比通用膜的大得多(约为103m2/g),用在传感器方面可以大大提高其灵敏度。
Ding Bin等[27]将可交联的聚丙烯酸(P AA)与聚乙烯醇(PVA)混和并进行电纺,纺在石英晶体微平衡器表面上,制得对NH3敏感的气体传感器。
NH3的敏感性试验表明,影响传感器灵敏度的因素主要有PAA含量、NH3浓度、空气相对湿度等。
而且这种纳米纤维包覆的传感器灵敏度要比连续膜包覆的高很多。
Lee等[28]设计合成了一种基于荧光的光学传感器,其具有较高的灵敏度。