静电纺丝技术的工艺原理及应用

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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,FormalsA 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巾bertechnique)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。

对聚合物纤维电收集装置纺过程的图式说明见图1。

]静电纺丝设备示意图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。

静电纺丝技术原理

静电纺丝技术原理

静电纺丝技术原理静电纺丝技术是一种利用静电力将高分子溶液或熔体拉伸成纤维的方法。

它是一种重要的纺织工艺,广泛应用于纺织、医疗、过滤、电子、航空航天等领域。

静电纺丝技术的原理主要包括溶液电荷、喷丝电荷、拉伸电场和纤维成形等几个方面。

首先,溶液电荷。

在静电纺丝过程中,高分子溶液或熔体会通过喷丝孔喷出,形成细流。

在喷丝过程中,由于高分子溶液或熔体中的分子带有电荷,因此会在喷丝过程中受到静电作用,形成电荷分布。

这种电荷分布会影响后续的纺丝过程。

其次,喷丝电荷。

在喷丝过程中,高分子溶液或熔体会受到喷丝电场的影响,导致分子排列成纤维形态。

喷丝电场的作用是通过静电力使溶液或熔体形成细丝,并在喷丝孔周围形成电场分布。

这个电场分布会影响纤维的形成和拉伸。

接着,拉伸电场。

在喷丝后,纤维会经过拉伸过程,形成细长的纤维。

在拉伸过程中,会施加电场来调控纤维的形成和拉伸。

拉伸电场可以通过调节电压、电流和电场分布来控制纤维的直径、长度和形状。

最后,纤维成形。

在经过以上过程后,纤维会逐渐成型并被收集。

成型的纤维可以通过调节喷丝电场、拉伸电场和收集方式来控制纤维的性能和形态。

静电纺丝技术通过以上原理,可以制备出直径在纳米到微米尺度的纤维,具有优异的力学性能和表面性能。

总之,静电纺丝技术是一种重要的纺织工艺,其原理主要包括溶液电荷、喷丝电荷、拉伸电场和纤维成形。

通过这些原理,可以制备出具有优异性能的纳米纤维,广泛应用于纺织、医疗、过滤、电子、航空航天等领域。

静电纺丝技术的发展将为相关领域的技术创新和产业发展提供重要支持。

静电纺丝技术的原理及应用前景

静电纺丝技术的原理及应用前景

静电纺丝技术的原理及应用前景随着时代的发展,科技的不断进步,纺织工业也不断得到新的提升,其中静电纺丝技术是近年来突破性的技术之一。

静电纺丝是一种新型的材料制备方法,这种方法可以制备出极细的纤维,具有应用前景广阔。

一、静电纺丝技术的原理静电纺丝是指通过高压电场将高分子材料纤维化的一种方法,其原理是利用电场的力量将聚合物液滴从尖端拉伸,喷到距离高压电极的距离处,同时在喷雾丝所在的电场下强制拉伸成纤维形状。

这种方法可以制备出直径从几纳米到几微米的纳米级纤维。

在静电纺丝技术中,原料物质首先通过溶液的形式送入静电纺丝装置中。

将溶液注入静电喷射电极中,当喷出的溶液滴遇到高压静电场时,液滴表面产生了电荷,由于同性相斥,液滴表面会产生一种电势差,从而导致溶液滴的形成变成了锥状,直至其顶端形成了一个纤维化的喷嘴。

当荷电的液滴通过电场的作用被拉伸时,产生了“喷点”对应的“收点”,在喷点到收点之间产生了电张力,从而拉伸液滴,形成如丝质般的超细纤维。

二、静电纺丝技术的应用前景1. 医疗卫生领域静电纺丝技术在医疗卫生领域的广泛应用。

由于其制备的纤维可模拟自然生物纤维的结构,因而制得产品具有很好的生物有效性,可以用作人工血管、人工血小板、人工心脏瓣膜、骨结构支架等等。

也可以制备用于防疫物资、医疗包装、医用敷贴等等。

2. 纺织领域静电纺丝技术在纺织领域是一种绿色技术。

传统的纺织产品采用有机溶剂、洗涤液等,会产生大量的有害气体和废液,造成严重的环境问题,而静电纺丝可以在无需溶剂的情况下将纤维化,不会污染环境,符合绿色可持续发展的理念。

由于其优秀的性能,静电纺丝技术的应用在穿戴、防守装备、运动装备等方面具有广阔的前景。

3. 能源领域静电纺丝技术可以制备高性能的锂离子电池、超级电容器等能源材料。

新型锂电池具有高比能量、长循环寿命、快速充放电等特点,已经成为电动汽车、移动设备等新型电源的首选。

静电纺丝技术可以制备纳米级、微米级的无序三维材料结构,极大提高了锂离子电池和超级电容器电极的电荷传递速率。

静电纺丝技术的原理与纳米纤维制备方法

静电纺丝技术的原理与纳米纤维制备方法

静电纺丝技术的原理与纳米纤维制备方法静电纺丝技术是一种常用于制备纳米纤维的方法,通过利用静电力将聚合物材料从液态转变为纤维状,具有较高的纤维直径可调性和良好的纤维组织结构控制能力。

本文将介绍静电纺丝技术的原理以及常用的纳米纤维制备方法。

一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术是利用静电力将高分子溶液或熔融物质直接纺丝成纤维的一种制备方法。

该技术基于静电现象,通过将高电压施加于过程中的高分子溶液或熔融物,使其电荷不平衡,形成电场分布。

当电场强度超过材料的电离场强度时,分子将逐渐变成带电的纳米尺寸细丝。

最后,带电的纤维在电场的作用下逐渐伸长并凝固成固态纤维。

静电纺丝技术的关键参数包括高电压、喷丝间距和收集距离。

高电压可以产生强大的静电力,促使溶液中的聚合物形成细丝。

喷丝间距决定了纤维形成的方式和纤维直径。

收集距离可以影响纤维凝固形态和纤维排列结构。

静电纺丝技术的原理简单而直观,适用于制备各种类型的纳米纤维材料,因此在纳米材料制备领域具有广泛的应用前景。

二、常用的纳米纤维制备方法1. 单向静电纺丝法单向静电纺丝法是静电纺丝技术中最基本、最常用的制备方法之一。

在该方法中,高电压施加于旋转的喷丝头和静置的收集器之间,通过控制高电压和喷丝间距,可以得到直径均匀、纤维排列有序的纳米纤维。

2. 多向静电纺丝法多向静电纺丝法在单向静电纺丝法的基础上进行了改进,通过使用多根喷丝头和多个收集器,使得纤维的纺织方向更加多样化。

这种方法可以制备出多孔的纳米纤维薄膜,应用于过滤、分离和组织工程等领域。

3. 旋转盘静电纺丝法旋转盘静电纺丝法是利用旋转盘上的多个喷丝孔,将高分子溶液均匀喷洒在盘面上,通过旋转盘和静电作用将纤维逐渐形成。

这种方法制备的纳米纤维表面光滑均匀,适用于电子器件、传感器和催化剂支撑材料等领域。

4. 共喷纺丝法共喷纺丝法是在静电纺丝过程中,将两种或多种不同的高分子溶液或熔融物质通过不同的喷丝孔同时喷射到收集器上。

静电纺丝技术的原理及其在材料科学中的应用

静电纺丝技术的原理及其在材料科学中的应用

静电纺丝技术的原理及其在材料科学中的应用随着科学技术的不断进步,人们对于材料科学的研究也越来越深入。

材料科学是研究材料制备和性质的学科,它涉及到各种不同的材料,包括金属、陶瓷、聚合物、纳米材料等等。

其中,聚合物材料因其在生活中广泛应用而备受关注。

聚合物材料可以应用于制作纤维、塑料、涂料等,因此也被广泛应用于纺织、汽车、医疗等方面。

而静电纺丝技术在聚合物材料制备领域中扮演着重要的角色。

本文将从静电纺丝技术的原理,以及其在材料科学中的应用方面进行阐述。

一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术是一种制备纤维的方法,它利用了静电力和表面张力的相互作用来产生纤维。

这种方法可以制备出细纤维,其直径一般在几微米到几十微米之间。

静电纺丝技术的原理主要可以分为三个部分:溶液喷射、电荷分布和纤维定向。

首先,静电纺丝技术的第一步是将聚合物材料溶解在有机溶剂中。

这种有机溶剂可以是丙酮、DMF、水等等。

当聚合物溶解在有机溶剂中后,形成的溶液会被输送到一个注射器中。

其次,当聚合物溶液被注入到注射器中后,溶液会通过注射器的喷头被喷射出去。

这种喷射过程会使溶液形成液滴,而液滴的大小主要取决于喷射器喷头的大小和溶液的性质。

然后,这些液滴会在喷射过程中被荷电。

这是因为在液滴喷出喷头的同时,喷头会将电荷转移到液滴表面。

这样,液滴表面就会带有荷电,并形成一个电荷云。

这个电荷云会影响液滴周围的空气,并在液滴周围形成一个静电场。

最后,当液滴喷出喷头后,它们会逐渐失去荷电,并且在空气湿度和温度的影响下开始凝固。

在凝固的过程中,液滴表面的荷电云会逐渐消失,而液滴的表面张力则会促使液滴向外展开。

这样,液滴的形状就会变成一个细长的纤维团簇,并且整个过程会被静电力所主导。

二、静电纺丝技术在材料科学中的应用静电纺丝技术广泛应用于各种领域,包括医学、纺织、滤清器等。

在医学方面,静电纺丝技术已经应用于制备医用面膜、绷带、人工血管等。

在纺织方面,静电纺丝技术可以制备纳米纤维薄片、织物等。

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。

静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维膜的研究

静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维膜的研究

静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维膜的研究聚合物纳米纤维膜是一种新型的材料,由于其具有优异的物理和化学性质而受到越来越多的关注。

目前,研究人员开展了大量的工作,以开发制备这种材料的新方法。

静电纺丝技术是一种被广泛应用于聚合物纳米纤维膜制备的方法。

该方法以高压静电场为驱动力,通过将聚合物分子从液态转变为固态,从而制备具有纳米级尺度的聚合物纤维。

本文将介绍静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维膜的原理、优点以及应用。

一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术是指将含有聚合物溶液的“滴”,通过高压静电场的作用,使溶液从液态转变为纳米级尺度的聚合物纤维的过程。

该技术涉及两个相反的过程:传输和荷电。

在传输过程中,溶液从喷嘴中被喷出,形成溶液“滴”,然后通过高压静电场的作用,这些滴获得了荷电,移动到地面或由电极吸附。

在荷电过程中,因为这些荷电粒子被静电力所吸引,所以它们沿着高压电极向下运动。

当这些荷电粒子接近到一定距离,它们之间的静电引力就足以克服表面张力,形成纳米级尺度的聚合物纤维。

二、静电纺丝技术的优点制备聚合物纳米纤维膜的传统方法包括溶液浸渍、熔融拉伸等技术,但这些方法都存在着一些局限性,如工艺复杂、成本高等。

相比之下,静电纺丝技术具有如下优点:1.高效性:该技术可在较短时间内制备大量的纳米级聚合物纤维,并可实现连续性生产。

2.灵活性:静电纺丝技术可以制备出不同形态、大小和形状的聚合物纳米纤维。

3.高质量:该技术制备的聚合物纳米纤维具有高度纯度、尺寸一致性好和结构紧密等特点,使其应用广泛。

三、聚合物纳米纤维膜的应用聚合物纳米纤维膜由于其纳米级尺度的尺寸和优良的物理化学性质,在多个领域中都有着广泛的应用。

下面简要介绍其主要应用领域。

1.过滤和分离领域:聚合物纳米纤维膜由于其纤维间距非常小,同样尺寸的纳米级颗粒、蛋白质等大分子物质可以被过滤掉,这使其在液体过滤和气体过滤领域有广泛的应用。

2.生物医学领域:在不同细胞之间建造三维聚合物纳米纤维膜支架,使得细胞能够依附并形成新的组织,有利于修复受损的组织和器官。

静电纺丝的原理及应用

静电纺丝的原理及应用

静电纺丝的原理及应用静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式,此时雾化分裂出的物质不是微小液滴,而是聚合物微小射流,可以运行相当长的距离,最终固化成纤维。

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺,聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。

在电场作用下,针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”),并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。

这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。

原理将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电,带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。

当电场力足够大时,聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。

在细流喷射过程中溶剂蒸发或固化,最终落在接收装置上,形成类似非织造布状的纤维毡。

装置静电纺丝的装置主要由推进泵、注射器、高压电源以及接收装置组成。

其中,高压电源的正极与负极分别与注射器针头和接收装置相连,而接收装置的形式也是多样化的,可以是静止的平面、高速转动的滚筒或者圆盘。

纺丝的参数设置、环境条件等对纺丝过程的影响至关重要。

影响因素静电纺丝法制备纳米纤维的影响因素很多,这些因素可分为溶液性质,如黏度、弹性、电导率和表面张力;控制变量,如毛细管中的静电压、毛细管口的电势和毛细管口与收集器之间的距离;环境参数,如溶液温度、纺丝环境中的空气湿度和温度、气流速度等。

溶液黏度对纤维性能的影响同轴静电纺丝同轴静电纺是在静电纺的基础上改造而来,其基本原理是在两个内径不同但同轴的毛细管中分别注入芯质和壳质溶液,二者在喷头末端汇合,在电场力的作用下固化成为复合纳米纤维。

同轴静电纺丝解决了纺丝时纺丝液必须是均一体系的缺陷,所制备的同轴纤维在均匀性、连续性上都优于其它方法得到的纤维。

采用同轴静电纺丝的方法可以制得中空纤维和纳米复合纤维等。

应用静电纺丝技术制备的纳米纤维,具有比表面积大、孔隙率高、尺寸容易控制、表面易功能化(如表面涂覆、表面改性)等特点,在许多领域都有重要的应用价值。

静电纺丝技术在构筑一维纳米结构材料领域已发挥了非常重要的作用,应用静电纺丝技术已经成功的制备出了结构多样的纳米纤维材料。

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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。

带电后的聚合物射流经过不稳定拉伸过程,变得很细很长。

同时溶剂挥发,得到带电的聚合物纤维。

1.2 静电纺制备纳米纤维的装置目前尚无用于实验的定型的静电纺丝机生产和出售,各研究单位均按照其主要的基本构件(高压静电发生器、进样器、收集器3部分),根据各自的条件自行安装。

Larrondo L和Manley设计出用于熔体的静电纺丝机,如图2。

其中的主要部件分别为:1不锈钢圆筒;2不锈钢壁;3传热夹套;4加热管;5保温层;6热电偶;7不锈钢圆筒下口;8不锈钢毛细管;9毛细孔;10石棉板;1l活塞;12液压泵;13金属压板;14喷丝孔;大量的研究丁作集中在干法溶液纺丝的静电纺丝工艺,典型的静电纺丝装置有水平式和垂直式,这两种静电纺丝机除收集的位置不同外,其他的结构组成基本一样。

1.3 静电纺丝的影响因素静电纺丝工艺中,影响聚合物纤维特性的工艺变量主要为聚合物流体特性和纺丝工艺参数两个方面。

聚合物流体特性主要是聚合物的相对分子质量、相对分子质量分布、链段结构和聚合物流体(溶液或熔融体)的粘性、电导率、表面张力等特性参数。

纺丝工艺参数主要包括静电场强度、毛细管喷丝头与接收板间的距离、聚合物流体的流速、接收板的运动形式及纺丝环境温度和湿度等工艺参数。

(a)聚合物溶液浓度。

聚合物溶液浓度越高,粘度越大,表面张力越大,而离开喷嘴后液滴分裂能力随表面张力增大而减弱。

通常在其它条件恒定时,随着浓度增加,纤维直径增大。

(b)静电纺丝流体的流动速率。

当喷丝头孔径固定时,射流平均速度显然与纤维直径成正比。

(c)电场强度。

随电场强度增大,高分子静电纺丝液的射流有更大的表面电荷密度,因而有更大的静电斥力。

同时,更高的电场强度使射流获得更大的加速度。

这两个因素均能引起射流及形成的纤维有更大的拉伸应力,导致有更高的拉伸应变速率,有利于制得更细的纤维。

(d)毛细管口与收集器之间的距离。

聚合物液滴经毛细管口喷出后,在空气中伴随着溶剂挥发,聚合物浓缩固化成纤维,最后被接收器接收。

随两者间距离增大,直径变小。

(e)收集器的状态不同,制成的纳米纤维的状态也不同。

当使用同定收集器时,纳米纤维呈现随机不规则情形;当使用旋转盘收集器时,纳米纤维呈现平行规则排列。

因此,不同设备条件所生成的纤维网膜不同。

2、纳米纤维纳米纤维主要包括两个概念:一是严格意义上的纳米纤维,是指纤维直径小于100nm 的超微细纤维。

另一概念是将纳米微粒填充到纤维中,对纤维进行改性,也就是我们通常意义上的纳米纤维。

采用性能不同的纳米微粒,可开发抗菌、阻燃、防紫外、远红外、抗静电、电磁屏蔽等各种功能性纤维,这一领域是目前国内开发的热点。

通过静电纺制备的纳米纤维属于前者。

2.1 国内外静电纺丝制备纳米纤维的研究现状当前,静电纺丝已经成为纳米纤维的主要制备方法之一。

对静电纺丝的研究较深人而且涉及到很多方面,Greiner AEsJ详细分析了静电纺丝制造出的纳米纤维的外形的几乎所有的参数。

Bunyan N等研究了在牵伸过程中纳米纤维的形态、取向及沉积的变化,重新设计工艺来控制纳米纤维在接受装置上的沉积,具体T艺是通过对射流路径、接受装置的设计和熔体性质的控制来实现的。

Jun Z等研究了静电纺丝中表面张力,溶液粘度,溶液传导率,聚合物玻璃态转变温度对纤维形状尺寸的影响,发现其中溶液粘度的影响最大。

Fong H等研究了静电纺纳米纤维的形成,详细分析射流的过程变化。

目前,国内已有中国纺织科学研究院张锡伟等人采用静电纺丝法纺制纳米纤维聚丙烯腈纤维毡。

聚丙烯腈纤维是制备碳纤维的主要原料,将纳米级聚丙烯腈纤维毡经过预氧化及氧化加工后可制成纳米级碳纤维毡,碳纤维越细,碳纤维复合材料的粘合性能就越好。

东华大学等高校目前也在做纳米纤维的探索研究工作。

2.2 静电纺纳米纤维的应用纳米纤维具有极大的比表面积。

它在成型的网毡上有很多微孔,因此有很强的吸附力以及良好的过滤性、阻隔性、粘合性和保温性。

利用纳米纤维的这些特性可制作吸附材料和过滤材料等,并可有效地用于原子工业、无菌室、精密工业、涂饰行业等。

其过滤效率较之常规过滤材料效率大大提高。

Danaldson公司已经制造出ultra—web牌纳米纤维滤材,以聚偏氟乙二烯为支撑基材,纳米纤维膜为滤材的气体微滤膜和液体微滤膜组件。

纳米纤维滤材不仅提高了其过滤性能而且环境适应范同广,污染物浓度适应范围宽。

抗污染能力更强。

在服装方面纳米纤维应用前景也是令人瞩目的,可以利用纳米纤维的低密度、高孔隙度和大的比表面积做成多功能防护服。

如美国ASSC Natick开发中心的GibsonLl发现用静电纺丝法制备的纳米级无纺膜对以气溶胶形式存在的生物化学制剂具有很好的防护作用。

通过比较发现,无纺膜对气溶胶的过滤性能大大优于现在装备军队的保护性服装材料。

另外,无纺膜的孔状结构形成内外贯通的微孔,这有利于毛细管吸水,与其他膜相比,无纺膜对气相水分扩散的阻力最小。

因此无纺膜不但有良好的过滤性能.还有良好的透气性,这对保护性服装特别有利。

此外,利用静电纺纳米纤维还可以做成抗静电、抗紫外、防微波、耐日晒、抗氧化、隐身眼装以及智能服装等。

静电纺丝纤维由于具有很好的生物相容性和结构相容性,已经在组织工程支架、移植涂膜、药物释放、刨伤修复等方面得到了应用。

静电纺丝形成的纳米纤维结构基本上能够满足组织工程支架的要求,支撑并引导细胞繁殖。

用静电纺丝法制备的乙交酯/丙交酯共聚物细胞支架。

其结构与天然组织细胞外基质类似,具有多孔性、宽的孔径分布和良好的机械性能。

景遐斌等ll们将阿霉素溶解在可生物降解高分子溶液中进行静电纺丝,形成包裹有阿霉素的超细纤维无纺布或纤维毡。

Brignocchi A等报道了细胞在纳米纤维上的生长,可直接朋于治疗创伤和皮肤的烧伤。

在电场的辅助下,可将带功能性的聚合物直接纺到皮肤的损伤部位,形成修复性无纺纤维膜。

除此之外,纳米纤维在生物医用材料方面的应用还有仿生材料、细胞载体等。

静电纺纳米纤维的比表面积比通用膜大得多,因此,用在传感器方面可以大大提高其灵敏度。

Ding B等将可交联的聚丙烯酸(PAA)与聚乙烯醇(PVA)混合,电纺在石英晶体微平衡器(QCM)表面上制得对NH3敏感的气体传感器。

其中,PAA与PVA的含量比率不仅影响静电纺丝的结构形态,也影响对NH3的敏感性。

NH3的敏感性试验表明,影响传感器灵敏度的冈素主要有PAA含量、NH3浓度、空气相对湿度等。

此外,纳米纤维在高分子纳米模板、纳米复合改性材料、航空航天等方面也都有广泛的用途。

3、存在问题静电纺纤维最主要的特点是所得纤维的直径较细,新形成的非织造布是一种有纳米级微孔的多孔材料,因此有很大的比表面积,有多种潜在用途。

但是,目前的电纺技术在推广上存在一定技术问题:第一,由于静电纺丝机设计的构型。

此法得到的只能是非织造布,而不能得到纳米纤维彼此可分离的长丝或短纤维;第二,目前静电纺丝机的产量很低,其产量典型值为1mg/h~1g/h的范围,难以大规模应用;第三,由于多数条件下静电纺丝中的拉伸速率较低,纺丝路程很短,因此在这一过程中高分子取向发展不完善,结果电纺纳米纤维的强度较低。

至今为止有关纳米纤维形态和材料特性的基础研究工作仍处于初期阶段,系统化深入地研究静电纺丝制备纳米纤维的工艺非常迫切:一方面如何实现纳米纤维尺度、导向和其他预期特征的控制和重复操作,仍是静电纺丝生产纳米纤维领域的主要难题;另一方面。

对聚合物体系在静电场中流体不稳定性进行精确描述是制备纳米纤维的关键。

4、发展前景静电纺丝工艺生产高性能聚合物纳米纤维的工艺流程简单,普遍适用现有的聚合物和生物高分子溶液或熔体。

由于静电纺丝纳米纤维的独特结构和优越特性,广泛用于过滤材料、生物医用和纳米级电子仪器领域。

因此应用静电纺丝工艺设计和开发功能化纳米纤维是新兴功能材料领域的一个研究热点。

随着纳米纤维纺丝机的不断完善和提高,大规模低成本生产纳米纤维材料已成为可能,静电纺纳米纤维的市场发展前景十分看好。

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