聚合物熔体静电纺丝研究进展
静电纺丝技术及其研究进展_杨恩龙
静电纺丝技术及其研究进展*杨恩龙 王善元 李 妮 赵丛涛 (东华大学纺织学院,上海,201620)摘 要:静电纺丝是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。
概述了静电纺丝技术及其发展历程,静电纺丝射流的稳态和非稳态的研究成果。
介绍了静电纺丝机、静电纺丝技术的新进展及静电纺纳米纤维膜的应用。
最后指出静电纺丝的研究方向。
关键词:静电纺丝,纳米纤维,进展中图分类号:TQ340.6;TS176 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2007)08-0007-05近几年来,由于纳米材料研究的迅速升温,激起了人们对静电纺丝(又称电纺)进行深入研究的浓厚兴趣。
和拉伸、相分离等方法相比,静电纺丝已成为制取纳米纤维最重要、最有效的方法。
静电纺纳米纤维的发展历程见表1。
1 静电纺丝技术1.1 静电纺丝的基本原理使聚合物溶液或熔体带上高压静电,当电场力足够大时,聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流。
带电的聚合物射流拉伸细化,同时弯曲、劈裂,溶剂蒸发或固化,沉积于基布上形成纳米纤维膜。
1.2 静电纺丝的影响因素静电纺丝的影响因素列于表2。
1.3 静电纺丝的优缺点静电纺丝法简单、易操作。
但是有如下缺点:第一,静电纺丝难以得到彼此分离的纳米纤维长丝或短纤维;第二,目前静电纺丝机的产量很低;第三,静电纺纳米纤维的强度较低。
2 静电纺丝机2.1 喷丝头与收集板垂直排布的静电纺丝机喷丝头与收集板垂直排布(立式)的静电纺丝*国家自然科学基金资助项目(10602014)收稿日期:2006-10-26作者简介:杨恩龙,男,1980年生,在读博士研究生。
主要从事静电纺纳米纤维的研究工作。
表1 静电纺丝的发展历程年 份发 展 历 程1934Fo r mha ls申请了制备聚合物超细纤维的静电纺丝装置专利[1]1966S i m ons申请了由静电纺丝法制备超薄、超细非织造膜的专利[2]1981L arrondo等对聚乙烯和聚丙烯进行了熔融静电纺丝的研究[3]1995R eneker研究组开始对静电纺丝进行研究。
聚合物熔体静电纺丝研究进展42页PPT
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
聚合物熔体静电纺丝研究进 展
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
明胶_胶原的静电纺丝研究进展_李欢
综述评论 明胶、胶原的静电纺丝研究进展李 欢北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029摘要:静电纺丝技术是利用聚合物溶液(或熔体)在电场下的喷射,来制备纳米级超精细纤维的一种新型加工方法,具有快速、高效、设备简单、易于操作,而且易于控制制品化学组分和物理性能等优点。
近年来,对合成和天然聚合物电纺的不断研究和发展,使其成为一种新型组织工程多孔支架制备方法;由于电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生细胞外基质的结构特点,静电纺丝越来越有望成为制备理想的组织工程支架的技术。
本文对明胶、胶原,及其与其他合成或天然高分子的静电纺丝行为进行了总结。
关键词:静电纺丝,明胶,胶原,纳米纤维,组织工程。
电纺丝(electrospinning)又称静电纺丝(electrostatic spinning),是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺。
近年来,电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法,引起了人们的广泛关注。
理论上,任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝加工[2]。
目前世界上已成功地进行电纺丝加工的聚合物超过30种,包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯、聚羟基烷酸酯等合成高分子,以及明胶、胶原、透明质酸、右旋糖酐、DNA、丝蛋白等天然高分子。
在组织工程快速发展的今天,研究者们在构建诸如骨或软骨再生支架、血管支架这类材料时,越来越注重原料的仿生性能,不但要求其有很好的生物相容性,还要求其能够模拟细胞外基质或具有生物传导性或诱导性;又由于电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生细胞外基质的结构特点。
因此,天然高分子的电纺已成为目前研究的热点。
近几年国内外在此领域的研究当中,与其他天然高分子相比,明胶和胶原具有更为广泛的应用。
本文综述了明胶和胶原单独、与其他原料混合、叠层、同轴电纺,以及用明胶改性电纺聚合物等的研究现状。
静电纺丝材料制备与应用研究进展
静电纺丝材料制备与应用研究进展静电纺丝是一种常用的纳米纤维制备技术，通过利用静电作用将高分子材料或其他纳米材料制备成纳米纤维。
近年来，随着纳米技术的发展和应用需求的增加，静电纺丝材料制备与应用的研究逐渐受到广泛关注。
本文将对静电纺丝材料制备与应用的研究进展进行探讨。
静电纺丝的原理是利用高电压作用下的电场效应，使溶液或溶胶中的材料发生极化，形成纤维状的物质。
制备静电纺丝材料的关键是调控溶液的流动性、表面张力以及电场的强度和方向。
在制备材料时，可以使用单独的高分子溶液，也可以将纳米颗粒或纳米纤维混悬于溶剂中，形成复合材料。
此外，还可以通过调节电压和喷射距离等条件，控制纤维的粗细、形状和排列方式，以满足不同应用的需求。
静电纺丝材料制备技术具有许多优势。
首先，制备过程简单、快速，并且可以制备大面积的纳米纤维薄膜。
其次，纳米纤维的细度可以达到纳米级，且纤维呈现连续性，具有良好的力学性能和特殊的表面形态。
此外，静电纺丝材料还具有较高的比表面积和孔隙率，有利于吸附和释放物质、调控光学、电学、磁学等性能。
因此，静电纺丝材料在能源储存、传感器、过滤材料、组织修复等领域具有广泛的应用前景。
在能源储存领域，静电纺丝材料可以用于超级电容器和锂离子电池的电解质膜。
由于其高比表面积、多孔结构和良好的导电性能，静电纺丝膜可提供更高的电化学活性表面，从而提高电容器和电池的能量密度和循环寿命。
此外，静电纺丝膜还可以用于太阳能电池的薄膜基底，提供较好的光学透明性和力学支撑性。
在传感器领域，静电纺丝材料的高比表面积和可调控的孔隙结构使其具有良好的气体和液体吸附性能。
例如，静电纺丝纳米纤维可以用于制备挥发性有机化合物传感器，通过吸附、扩散和检测挥发性有机化合物的特定分子达到气体传感的目的。
此外，静电纺丝纳米纤维还可以用于制备生物传感器、化学传感器等，用于监测生物标记物、环境污染物等。
在过滤材料领域，静电纺丝材料的高比表面积和细小孔隙结构使其具有良好的颗粒捕获性能。
静电纺丝技术制备纳米纤维的研究进展
静电纺丝技术制备纳米纤维的研究进展近年来，随着纳米科技的快速发展，纳米材料的研究在各个领域得到了广泛应用。
其中制备纳米纤维的技术，成为了研究热点之一。
静电纺丝技术便是一种制备纳米纤维的重要手段，由于其简单易行、成本低廉、操作方便等优点，已经成为应用最为广泛的方法。
本文将从静电纺丝技术的基本原理、研究进展、应用展望三个方面进行论述。
第一部分：静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是一种通过电场作用将溶液中的大分子材料拉伸成纳米级别的纤维的方法。
该技术主要依靠静电相互作用力和表面张力之间的竞争关系，来控制和定向溶液中的高分子纤维进行拉伸。
静电纺丝技术的基本原理可归纳为以下三个步骤：1. 溶液制备：制备静电纺丝纤维的首要步骤是制备高分子材料的溶液。
该溶液需要具有一定的粘度和表面张力，一般可以使用有机溶剂来溶解高分子材料。
2. 高电场加薄膜涂布：在静电纺丝设备上沉积一个高电场，并用喷雾器将高分子溶液轻松喷射在一个导电性或吸附性基底上。
溶液被均匀覆盖在导电性或吸附性基底上的一个细长的液体线。
3. 拉伸和固化：在高电场的作用下，溶液会变成一条液体纤维，并开始在导电性或吸附性基底上放置。
同时，高分子纤维的拉伸也在进行中。
将纤维固化并从基底上分离出来即可。
第二部分：静电纺丝技术的研究进展在纳米科技的发展进程中，静电纺丝技术是一种应用领域十分广泛的制备纳米材料的方法。
自2006年被应用于生物材料制备以来，该技术受到了越来越多的关注和研究。
近年来，静电纺丝技术发展的主要方向是，探索新型高分子材料，提高制备效率，改善纤维纳米结构控制技术。
下面，我们分别从这三个方面进行探讨。
1. 探索新型高分子材料静电纺丝技术的应用范围很广，主要用于制备聚合物、纺织品、纳米印刷等领域的高分子材料。
近几年，研究人员广泛探索各种新型的高聚物材料，如壳聚糖、聚乳酸、DNA、蛋白质等。
这些新型材料的引入，不仅增加了高分子材料领域的研究深度，同时也拓宽了静电纺丝技术在工业上的应用范围。
α-烯烃熔体静电纺丝的研究进展
重点介 绍 了 ａ 一 烯 烃材 料 的熔体 静 电纺 丝 。
关 键词 ： 纤维 ； ａ 一 烯烃； 熔体静 电纺丝
中图分 类号 ： ＴＱ ３ ４ ０ ． ６ ４ 文献 标志 码 ： Ａ
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｏ ｎ Ｍｅ ｌ ｔ ＥＩ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｐｉ ｎｎｉ ｎ ｇ ｏ ｆⅡ 一 ｏ ｌ ｅ ｆ ｉ ｎｓ
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静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的研究
静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的研究纳米科技的发展引发了对纳米材料的广泛关注。
纳米纤维膜由于其良好的性能被广泛用于燃料电池和生物医学等领域。
静电纺丝技术作为一种独特的制备纳米纤维膜的方法，凭借其简单易操作、成本低廉的优点，被广泛应用于纳米材料的制备中。
本文将介绍静电纺丝技术和静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的研究进展。
一、静电纺丝技术静电纺丝是一种利用电场将高分子聚合物纺成纳米级高分子纤维的工艺。
该工艺分为溶液静电纺丝和熔融静电纺丝两种类型。
溶液静电纺丝主要是将溶解在有机溶剂中的聚合物通过静电纺丝装置进行喷枪淋浆、电荷均匀化和纤维拉伸加工，形成纳米级的高分子纤维。
熔融静电纺丝则是将熔融的高分子材料通过静电纺丝装置进行电荷均匀化和纤维拉伸加工，形成纳米级高分子纤维。
二、静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的研究进展随着纳米科技的发展，静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜在材料科学、生物医学等领域得到了广泛应用。
下面将介绍四个方面的静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的研究进展。
1. 聚合物材料的选择聚合物材料的选择是静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的关键。
通常选择的聚合物材料包括聚乳酸、聚酯、聚丙烯酸、聚苯乙烯等。
这些聚合物材料有良好的可纺性、生物相容性和耐久性，并能够制备出高质量的聚合物纳米纤维膜。
2. 溶液电导率的控制溶液电导率是影响聚合物纳米纤维膜形态的主要因素之一。
电导率的增加会导致电荷的不均匀分布和纤维的跳跃现象。
因此，控制溶液电导率是制备高质量聚合物纳米纤维膜的重要手段之一。
3. 后处理技术静电纺丝制备的聚合物纳米纤维膜具有良好的形态和性能，但由于其表面积大和纳米级孔隙率高，会导致纤维膜对周围环境的敏感性增加。
为了改善聚合物纳米纤维膜的稳定性和使用寿命，需要对其进行后处理。
目前常用的后处理技术包括等离子体处理、UV辐射、热处理等。
4. 应用领域静电纺丝制备的聚合物纳米纤维膜在能源领域、生物医学领域和环境领域等方面得到了广泛应用。
静电纺丝技术应用现状及发展趋势
静电纺丝技术应用现状及发展趋势概述静电纺丝技术是一种通过静电作用将高分子溶液或熔体纺丝成纤维的方法。
该技术具有高效、低能耗、易于操作等优势，因此在纺织、医疗、材料科学等领域得到广泛应用。
本文将以静电纺丝技术应用现状为基础，探讨其发展趋势。
一、静电纺丝技术应用现状1. 纺织领域静电纺丝技术在纺织领域得到了广泛应用。
通过调节溶液配方、纺丝参数等，可以制备出具有不同性能的纺织品，如细纤维滤材、高吸附性纤维、电磁屏蔽材料等。
此外，静电纺丝技术还可用于纤维增强复合材料的制备，提高材料的强度和导电性。
2. 医疗领域静电纺丝技术在医疗领域具有广阔的应用前景。
通过静电纺丝技术制备的纤维具有高比表面积和多孔结构，可以用于制备医用纺织品、修复组织工程支架、药物缓释系统等。
例如，静电纺丝技术制备的纤维材料可以用于制作创面敷料，具有良好的吸附性和渗透性，能够促进伤口的愈合。
3. 材料科学领域静电纺丝技术在材料科学领域发挥了重要作用。
通过调节纺丝参数和材料组分，可以制备出具有特殊结构和功能的纤维材料。
例如，静电纺丝技术可以制备出具有高比表面积和孔隙结构的纳米纤维薄膜，用于催化、传感和能源存储等领域。
此外，静电纺丝技术还可以用于制备纤维增强陶瓷材料、纤维增强金属复合材料等。
二、静电纺丝技术的发展趋势1. 工艺改进静电纺丝技术在溶液配方、纺丝参数等方面存在一些挑战，如纤维直径分布不均匀、低产率等问题。
因此，未来的发展趋势之一是改进静电纺丝工艺，提高纺丝的稳定性和一致性。
这可以通过优化溶液配方、改进纺丝设备和控制系统等措施实现。
2. 多功能材料开发随着对功能材料需求的增加，静电纺丝技术在制备多功能材料方面具有广阔的应用前景。
未来的发展趋势之一是开发具有多种功能的纤维材料，如光学性能、电子性能、力学性能等。
这可以通过改变纺丝参数、材料组分和纤维结构等方式实现。
3. 与其他制备技术结合静电纺丝技术在制备纤维材料方面具有独特的优势，但也存在一些限制。
静电纺丝法实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉静电纺丝法的原理和操作步骤。
2. 掌握利用静电纺丝法制备纳米纤维的方法。
3. 分析不同参数对纳米纤维形态和性能的影响。
二、实验原理静电纺丝法是一种常用的制备纳米纤维的技术，利用高压电场使高分子溶液或熔体在喷丝头处形成细小的液滴，液滴在电场力、表面张力以及惯性力的共同作用下，拉伸形成纳米纤维。
通过控制实验参数，可以制备出具有不同直径、形态和性能的纳米纤维。
三、实验材料与设备材料：1. 聚乙烯醇（PVA）粉末2. 乙醇3. 纳米氧化锌（ZnO）设备：1. 静电纺丝机2. 电子天平3. 真空干燥箱4. 扫描电子显微镜（SEM）5. 透射电子显微镜（TEM）6. X射线衍射仪（XRD）四、实验步骤1. 配制PVA溶液：称取一定量的PVA粉末，加入适量乙醇溶解，搅拌均匀。
2. 配制纳米氧化锌溶液：称取一定量的纳米氧化锌，加入适量乙醇溶解，搅拌均匀。
3. 混合溶液：将PVA溶液和纳米氧化锌溶液按照一定比例混合均匀。
4. 静电纺丝：将混合溶液注入静电纺丝机，设置合适的电压、喷头与收集器距离等参数，进行静电纺丝。
5. 收集纳米纤维：将静电纺丝制备的纳米纤维收集在铝箔上，干燥。
6. 纳米纤维表征：利用SEM、TEM、XRD等手段对纳米纤维进行表征。
五、实验结果与分析1. SEM分析：从SEM图像可以看出，纳米纤维呈细长条状，直径在100-200nm之间，表面光滑。
2. TEM分析：从TEM图像可以看出，纳米纤维具有明显的纳米级特征，直径在30-50nm之间。
3. XRD分析：从XRD图谱可以看出，纳米纤维具有较好的结晶度，表明纳米氧化锌在纳米纤维中均匀分散。
六、讨论1. 实验结果表明，通过静电纺丝法制备的纳米纤维具有较好的结晶度和均匀的分散性，表明纳米氧化锌在纳米纤维中均匀分散。
2. 实验过程中，电压、喷头与收集器距离等参数对纳米纤维的直径和形态有较大影响。
适当提高电压和缩短喷头与收集器距离，可以制备出更细、更均匀的纳米纤维。
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。
静电纺丝技术及其研究进展
静电纺丝技术的未来发展
静电纺丝技术的未来发展
静电纺丝技术未来的发展将聚焦于提高生产效率、拓展应用领域以及实现绿 色生产等方面。具体来说，以下几个方面值得：
静电纺丝技术的未来发展
1、生产效率：提高生产效率是静电纺丝技术的重要发展方向。未来可以通过 优化生产工艺、引入新型设备等方式提高静电纺丝技术的生产效率，以满足日益 增长的市场需求。
静电纺丝技术的原理与特点
静电纺丝技术的原理与特点
静电纺丝技术是一种利用静电场牵引高分子流体进行定向排列和固化成纤维 的方法。在静电纺丝过程中，高分子流体受到静电场的牵引力，会在负电极表面 形成一层液膜，液膜在静电场中会逐渐变薄并最终固化成纤维。静电纺丝技术具 有以下特点：
静电纺丝技术的原理与特点
1、可制备纳米级纤维材料：静电纺丝技术可以制备出直径为纳米级别的纤维 材料，具有极高的比表面积和孔隙率，有利于提高材料的吸附性能和过滤效率。
静电纺丝技术的原理与特点
2、适用范围广泛：静电纺丝技术可以用于制备各种高分子材料、金属材料和 无机材料等，具有广泛的适用性。
静电纺丝技术的原理与特点
3、生产效率高：静电纺丝技术可以实现大规模生产，有利于降低生产成本和 推广应用。
静电纺丝技术的研究进展
1、静电纺丝技术的分类及其法
静电纺丝技术根据纺丝液的物理状态可以分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝 两种。溶液静电纺丝是将高分子溶液通过注射器注入到电场中，然后高分子溶液 在电场中形成纤维；熔体静电纺丝是将高分子材料加热到熔点以上，通过喷头形 成细丝，然后在电场中固化成纤维。
静电纺丝技术的分类
2、熔体静电纺丝：熔体静电纺丝是将高分子材料加热到熔点以上，然后通过 静电场的作用拉伸成丝。该方法适用于制备高温性能优良的纤维材料。熔体静电 纺丝的优点是可加工温度高，缺点是对于热敏性材料可能会导致热损伤。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述1. 引言1.1 静电纺丝技术简介静电纺丝技术是一种通过静电作用将聚合物溶液纺丝成纳米级纤维的技术。
该技术具有简单、高效、成本低廉等优点，因此在纺织、医学、环境保护等领域得到了广泛的应用和研究。
静电纺丝技术的原理是利用高电压场在纺丝过程中产生的静电力将聚合物溶液纺丝成纤维。
由于电荷之间的排斥作用，聚合物分子会在电场作用下快速拉伸并形成纤维。
在纺丝结束后，纤维经过凝固处理形成聚合物纤维膜。
静电纺丝技术的简便性和高效性为其在纳米级纤维制备方面提供了广阔的应用前景。
其制备的纳米级纤维具有较大的比表面积和高度的结构序列性，因此在材料学、化学、生物学等领域有着广泛的应用价值。
【以上内容共计199字】1.2 研究背景静电纺丝技术是一种利用静电作用将聚合物溶液或熔体纺丝成纤维的技术。
它具有纤维直径可调、纤维形态可控、生产效率高等优点，广泛应用于纺织品、过滤材料、医疗材料等领域。
随着材料科学和纺织技术的发展，静电纺丝技术得到了广泛的关注和研究。
研究人员不断探索其影响因素及应用前景，以期实现技术的进一步提升和应用的拓展。
静电纺丝技术的研究背景丰富多样，涉及到材料科学、纺织工程、化学工程等多个学科领域，其重要性和应用潜力不容忽视。
随着相关研究的不断深入，静电纺丝技术必将为科技发展和产业进步带来新的动力和机遇。
2. 正文2.1 静电纺丝技术的影响因素静电纺丝技术的影响因素主要包括纺丝溶液的性质、纺丝工艺参数和纺丝设备的影响因素三个方面。
纺丝溶液的性质对静电纺丝技术的影响非常重要。
溶液的浓度、流变性能、表面张力、电导率等参数会直接影响纤维的形成和性质。
通过调控溶液的性质，可以实现对纤维直径、形态、结晶度等方面的控制，从而影响纤维的力学性能和应用特性。
纺丝设备的影响因素也值得关注。
设备的稳定性、精度和容量会影响到静电纺丝技术的实施效果。
优质的设备能够提高纺丝的效率和稳定性，保证纤维的一致性和品质。
静电纺丝技术工业化研究进展
静电纺丝技术工业化研究进展陈明伊I,陈柔羲1,朱健2,张克勤彳，魏凯彳，董伊航"，王欣S王湘麟I(1.南方科技大学材料科学与工程系，广东深圳518055；2.南方科技大学前沿与交叉科学研究院,广东深圳518055； 3.现代丝绸国家工程实验室(苏州)，苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州215123； 4.苏州贝彩纳米科技有限公司，江苏苏州215131)摘要：随着纳米纤维应用领域的不断扩展，我国需要加快纳米纤维批量化生产，以满足市场对纳米纤维产品的大量需求。
静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最常用的方法之一，最有希望成为工业化生产不同种类聚合物纳米纤维的有效方法。
本文介绍了溶液静电纺丝和熔体静电纺丝的基本原理和工艺,综述了目前静电纺丝工业化技术的进展，列举了国内外大型静电纺丝工业生产设备，最后对未来静电纺丝实现大规模化生产研究进行了展望。
关键词：静电纺丝；纳米纤维；工业化中图分类号：TQ340.64文献标识码：A文章编号：1007-9815(2020)06-0053-12Research Progress on Industrialization of Electrospinning TechnologyCHEN Mingyi1,CHEN Rouxi1,ZHU Jian2,ZHANG Keqin3,WEI Kai3,DONG Yihang4,WANG Xin2,WANG Xianglin1(1.Department of Materials Science and Engineering,Southern University of Science and Technology,Shenzhen518055,Guangdong,China；2.Institute of Frontier and Interdisciplinary Sciences, South University of Science and Technology,Shenzhen518055,Guangdong,China；3.National Engineering Laboratory for Modem Silk,College of Textile and ClothingEngineering of Soochow University,Suzhou215123,Jiangsu,China；4.Suzhou Best ColorNanotechnology Co.,Ltd.,Suzhou215131,Jiangsu,China)Abstract:With the continuous extending of the application field of nanofibers,the large一scale production of nanofibers to meet the demand of commercial nanofiber products is required to be accelerated in China.Electrospinning technology is currently one of the most commonly used methods to prepare nanofibers,which is expected to become an effective method for the industrialized production of different kinds of polymer nanofibers.This review introduces the basic theories and technologies of solution electrospinning and melt electrospinning,summarizes the progress of electrospinning industrialization technology at present,especially presents the equipment for the large-作者简介：陈明伊(1988—),硕士研究生，讲师，主要从事功能纳米纤维及其个人防护材料研发，电子邮箱：****************oscale electrospinning industrial production equipment at home and abroad , and finally prospects the large 一 scaleproduction research of electrospinning in the future.Key words ： electrospinning ； nanofiber ； industrialization0引言纳米纤维，是指直径为纳米尺寸而长度比较大的具有一定长径比的线状材料，具有比表面积高、 孔隙率高、连续性好、机械稳定性强等特点，在力学、光学、电学、热学等方面也表现出特异的性能。
静电纺丝技术的研究进展
静电纺丝技术的研究进展一、概述随着纳米材料技术的快速发展，纳米材料的制备方法也得到了广泛应用。
静电纺丝技术是一种制备纤维状纳米材料的有效手段。
本文将详细介绍静电纺丝技术的原理、方法以及在不同领域的应用进展。
二、原理及方法静电纺丝技术是利用静电场将高分子材料或其它材料转化为纳米级尺度的纤维。
其主要过程包括电荷产生、电选择和电喷射等，整个过程的牵引力来自静电场的作用。
在静电纺丝过程中，首先将高分子材料或其它材料溶解或熔融于溶剂中，然后在一个高压电场的作用下，利用静电力使得溶液内部产生荷电的分子或离子。
当达到一定电荷量时，内部电荷相互排斥，使得材料分子形成细小的液滴。
此时，再利用另一个电场对液滴进行拉伸，当液滴尺寸减小到一定程度时，会形成细纤维，并集中成纤维束。
三、应用领域及进展静电纺丝技术在医学、生物技术、能源储存等领域中得到了广泛的应用。
1、生物医学领域在生物医学领域中，静电纺丝技术制备的纳米纤维材料能够用于制备生物材料。
例如，静电纺丝技术可以制备纤维状的生物吸附材料，用于分离纯化蛋白质和酶等生物大分子。
同时，利用静电纺丝技术制备的薄膜也可以用于治疗皮肤损伤、组织缺损等。
近年来，生物材料的研究越来越多地使用了静电纺丝技术。
2、能源领域静电纺丝技术制备的纳米材料可以用于制备锂离子电池、燃料电池等电池的电极材料。
此外，还可以制备超级电容器等储能材料。
静电纺丝技术能够制备具有较高电导率和储能性能较好的纳米纤维材料。
3、纳米材料领域静电纺丝技术可以制备出直径在纳米级别的纤维，进一步提升了材料的柔韧性和耐用性。
通过改变静电场的作用条件，还可以制备成不同类型、不同形态、不同性质的材料。
因此，这种技术成为纳米材料的重要制备方法之一。
四、存在问题及未来发展虽然静电纺丝技术在多个领域中得到了广泛应用，但是也存在一些问题。
例如，静电纺丝技术制备纳米纤维材料的产量较低，制备过程需要使用多种溶剂，对环境造成一定污染。
在未来，需要加强对静电纺丝机理的研究，并进行工艺改进，提高产量和生产效率。
静电纺丝技术的研究进展和应用
静电纺丝技术的研究进展和应用一、静电纺丝技术的概述静电纺丝技术是指利用高压静电场将高分子溶液等液体通过细流管喷头喷丝，形成纳米尺度的聚合物纤维的一种制备方法。
这种纳米纤维具有很高的比表面积和较好的力学性能，被广泛应用于纳米材料、生物医学、环境保护等领域。
二、静电纺丝技术的研究进展1. 静电纺丝过程机理研究静电纺丝过程是一个液体电流的形成和拉伸的过程。
研究表明，高电压静电场导致高分子溶液表面产生电荷，产生电场的作用下，高分子分子链会被拉伸成细丝状，形成纳米纤维。
此外，流体力学、表面化学等因素也会影响静电纺丝的过程和纤维形态。
2. 几何结构控制与优化研究静电纺丝纤维的性能可以通过调整喷头、电场、高分子溶液等条件来进行优化，得到所需的尺寸和结构。
纤维的结构可以通过多轮喷丝、旋转收集板等方式进行调整。
3. 合成和表征新型高分子材料静电纺丝技术可以制备高分子纤维材料，可用于制备各种复杂形态、功能材料。
例如，通过表面修饰和交联等技术，可以制备具有生物相容性、超疏水性和电导性等多种功能的高分子材料。
三、静电纺丝技术的应用1. 纳米复合材料静电纺丝技术可以制备纳米尺度的纤维团束，这些团束可以与其他材料复合，制备出新型的复合材料，并具有新颖的功能和性能。
例如，将纳米纤维和金属纳米颗粒复合，可以制备出高导电性和机械性能的材料。
2. 药物控释静电纺丝技术可以制备出纳米纤维，并将药物控释于纤维中，制备出药物纳米纤维，这种材料可以增加药物的生物利用度，改善药物的纳米传递性能。
3. 空气过滤材料静电纺丝技术制备的非织造聚合物纤维材料可用于空气过滤器制备，因为其结构稀疏，具有高负载，大量的局部滤材料，网状的空间结构捕捉和过滤气体分子。
四、静电纺丝技术的局限性和展望1. 工艺数据选择不正确可能会影响到结构和性能。
2. 目前静电纺丝技术主要是在实验室中使用，大规模制备还需要更多的实验研究和商业开发。
3. 后期稳定性、低温下的保持性和可生物降解性需要进一步改进。
静电纺丝技术的研究与应用
静电纺丝技术的研究与应用静电纺丝技术，是一种利用高压电场将聚合物或其他材料溶液产生电致流的现象，使得材料单体或聚合物纤维形成的非织造材料，以纳米或亚微米级别的直径进行重复性制造的技术。
静电纺丝技术在生物医学、环境保护、纺织材料、能源储存、催化反应、光催化、电子设备、感应器等领域被广泛应用，并且在动物囊肿、创面治疗、血管修复、药物缓释和仿生组织等方面具有广阔的前景。
静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术的基本原理是将聚合物或其他材料溶液放置于电极上，并通过高电场强度形成电致流，在纤维直径1-3个数量级范围内形成连续、均匀的聚合物纤维。
通过适当地选择溶液的成分、分子量、电解质、pH值等参数，可以调整纤维的形态、大小和形状。
这种技术的优点在于可以制造直径非常细的纤维，不仅可以制造纳米级别的纤维，还可以制造亚微米级别的纤维，并且可以制造出高比表面积、高孔隙率、高表面活性的纤维材料。
静电纺丝技术的影响因素静电纺丝技术的影响因素非常多，其中包括材料的性质和电场参数。
在考虑溶液中聚合物的浓度、含水量及电解质的种类和浓度时，需要注意水分和电解质的存在会降低聚合物纤维的稳定性，从而影响其纤维质量。
电场参数则包括电场强度、电极形状、间距、电位和电场频率等。
当电场强度超过一个门槛值时，就会出现材料纤维化现象和连续的喷射模式。
调整电极间距可以改变材料的纤维形态和直径。
应用交流电场会产生圆锥形的纤维，而应用直流电场则会产生条带形式的纤维。
静电纺丝技术在生物医学领域的应用静电纺丝技术在生物医学领域的应用主要包括动物囊肿、血管修复、创面治疗和仿生组织等方面。
可以制造出超细纤维材料，其直径可能小于5微米，从而可以模拟天然组织血管壁和细胞外基质。
利用这些超细纤维可以培养出各种类型的细胞，例如心脏细胞、骨细胞和肝细胞等。
同时，利用这些细胞可以进行药物缓释试验，制备各种类型的三维支架用于辅助细胞生长。
静电纺丝技术在环保领域的应用静电纺丝技术在环保领域的应用主要是制备吸附材料。
静电纺丝技术的最新进展
静电纺丝技术的最新进展R．Nayak ，R．Padhye ，L．AmoldRMIT 大学（澳大利亚）摘要：静电纺丝技术主要用于纳米纤维的生产。
早在1934年，Formhals 就在其专利中报道了该项技术。
最近几年，研究者们将静电纺丝技术应用于如生物多聚体、工程塑料、导电聚合物、嵌段聚合物、陶瓷和复合原料的纳米纤维生产，得到可控直径的纳米纤维。
通过改变纳米纤维之间的排列与堆积方式，可以得到各种复合材料。
排列整齐的纳米纤维可用于复合材料、结构增强体、电化学传感材料、骨架和组织工程材料的制造。
静电纺纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高等特点，适合做化学吸附材料和军用、民用的过滤材料。
关键词：静电纺丝，熔融静电纺丝，进展，展望图1静电纺丝装置示意图1静电纺丝技术静电纺丝设备的简图如图1所示，主要由3部分组成：高压电源、喷丝头和纤维收集装置。
一般采用直流电源供应高压电，而不是交流电源。
静电纺丝所需的高压电为1 30kV 。
注射器（或者移液管）将溶液或熔体输送到其末端的喷丝头处。
喷丝头是非常细的金属管且装有电极。
收集装置或接收板用于收集纳米纤维，通过改变收集装置的几何尺寸与形状，可调整纳米纤维的排列形态。
2最新进展虽然溶剂型静电纺丝技术的应用领域广泛，但该技术也存在环境污染、健康威胁和低生产率等问题。
最近，人们注意到由熔融静电纺丝得到的纤维网的性能优良：生产过程无污染、生产率相对较高。
熔融静电纺丝法不用去除溶剂；没有质量损失，进而提高了生产效率；无任何溶剂的聚合物也可在室温条件下静电纺丝，混合或者合成多种组分的纳米纤维也能采用该方法制备。
Lyons 等研究了不同熔融静电纺丝法加工参数对聚丙烯纤维的均匀性、形态结构和直径的影响。
Zhou 等提供了一种生产亚微米级纤维的熔融静电纺丝法，相比通常的溶液静电纺丝法，无溶剂的生产过程可以做到生态友好。
熔融静电纺丝法可用于生产阻隔液体渗透的防护服。
Dalton 等人研究了熔融静电纺丝法生产各种嵌段聚乙二醇和ε-己内酯纳米纤维的性能。
静电纺丝技术的应用研究
静电纺丝技术的应用研究静电纺丝技术是一种利用电场将高分子液体或熔融体制成纳米纤维的新兴技术。
该技术具有成本低廉、操作简单、产物成分可控等优点，已被广泛应用于领域，如纺织材料、医用纺织品、滤料、膜材料等。
本文旨在探讨静电纺丝技术在不同领域中的应用和研究进展。
一、纺织材料领域静电纺丝技术在纺织材料领域中得到了广泛应用。
通过静电纺丝技术制备的纤维细度范围可以控制在几纳米至几微米的尺度，具有较大的比表面积和高的孔隙度。
因此，这些纤维可以在织物中形成复杂的结构，改善织物的性能，并且可以制成各种不同用途的纺织材料。
静电纺丝技术制备的纺织材料可以应用于多个领域。
例如，在防辐射领域中可以制成防辐射服装，提供辐射保护。
在医学领域中，可以制备纳米纤维口罩、绷带和缝合线等产品。
此外，在涂层领域中，可以将纳米纤维材料和不同的化合物结合以制成具有独特性能的新型薄膜。
二、医用纺织品领域静电纺丝技术制备的高比表面积纳米纤维对于医用纺织品制备具有巨大优势。
在该领域中，静电纺丝技术已被广泛应用于制备纳米纤维口罩、医用绷带和心脏修复材料等产品。
对于纳米纤维口罩，其纤维直径一般为100-500 nm，通常具有高的透气性和高的过滤性能。
在制备时，可以掺杂一些化合物，如银离子等，以提高口罩具有的防菌性能和抗菌性能。
除此之外，静电纺丝技术还可以用于制备人工血管、人工心脏瓣膜和脊髓修复材料。
这些产品通常由多种生物可降解聚合物制成，并且拥有优异的生物相容性和组织透明性。
三、滤料领域在滤料领域中，静电纺丝技术用于制备不同用途的过滤材料，并已被广泛应用于空气净化、污水处理和医疗手术过程中的液体过滤.。
可以用纳米纤维制成具有较高过滤效率和高比表面积的滤料。
此外，静电纺丝技术也可以用于制备空气过滤器、水过滤器、精密过滤器等各种类型的滤料。
这些过滤器具有明显的过滤效果，并且可以根据不同的过滤效率来进行制定。
四、膜材料领域静电纺丝技术已被广泛应用于制备新型膜材料。
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专利中，有关熔融静电纺丝装置与技术专利均为本项目申请单位拥有）
专利名称
专利号
授权状态
一种磁场辅助的聚合物熔体静电纺丝装置
2007101769158
授权
一种高效率的静电纺丝喷头
2008101054018
授权
一种可连续生产的高效熔体静电纺丝装置
2009100773776
授权
一种结合静电纺丝技术的快速成型方法及装置
无堵塞，但溶 液无法连续供 应，无纺布强 度有限
熔体静电纺丝技术研究进展
针头式纺丝装置： 1981Larrondo和Manley首次报道熔体电纺，制备的PP、PE纤维直径接近百
微米级别 直到20年后的2001年才有Reneker and Rangkupan在写的概述里介绍了PP、
PE、PET、PEN在容器里进行熔体静电纺丝。 01-06年相关文献或专利不及30篇，06年后逐渐丰富，研究内容大部分都是
内 锥 面
最小射流间距可达1.1mm
关键技术：热气流辅助
在热喷嘴内部加热气导流柱，热气流有3 种作用：
熔体流道的保温作用
熔体温差减小， 纤维直径均匀性 提高
加速射流细化
无热风1-2μm
保持较高的环境温度
环境温度高 于软化点， 增加电场力 作用时间， 纤维细化。
加热风0.2-0.8μm
关键技术：多电场耦合强力牵伸技术
多电场耦合强力牵伸技术是利用纯物理方法制备纳米纤维有效 解决路径。利用可升降绝缘支架在喷头下方安装一级或多级带 孔电极板及接收端电极板，喷头接地，一级或多级带孔电极板 接较低的高压静电输出端，接收端电极板接较高电势的高压静 电输出端。
关键技术：加热方式的选择及电极倒置
日本《成形加工》学会志在 纺丝研究总览中重点介绍了 本实验室熔体静电纺丝电极 倒置方法的重要意义
基于针或微孔形式电纺装置进行纺丝工艺及机理研究。
报道过的针式熔体电纺装置 德国的ITAAachen生产的多头熔体电纺设
熔体静电纺丝技术研究进展
无针头式纺丝装置：
Naoki SHIMADA等人将聚合物薄板伸到调整过的激光下，沿着薄板的长度方向熔 融聚合物，会在一条线上形成多个泰勒锥。泰勒锥每隔大约4-6mm一个，时有时 无，该方法成本仍然高，产量低，激光安全性需要评估，难以用于批量化生产。
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国内外研究现状—Work in progress.
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熔体静电纺丝技术难点—Technical difficulties.
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中试线运行效果—Recent results!
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学术成果及未来展望—Future prospects!
前途光明，为什么少人问津
200-800nm; ✓无纺布厚度：101000μm可调； ✓工 作 速 度 ： 110m/min。 ✓熔体连续供给； ✓可 进 行 在 线 共 混 聚合物纺丝； ✓可模块化扩展；
MD-ESP中试样机铺网运 行
MD-ESP纺丝效果对比
熔体电纺
MD-ESP中试样机纺丝照片
MD-ESP纤维显微镜照片 MD-ESP纤维电镜图：D=645nm
其他如量子尺寸效应及宏观量子的阳隧道效应等
空气过滤及净化
聚合物纳米纤维应用
高效水处理用膜
动力锂电池隔膜
特殊功能无纺布
敷料、组织支架
催化剂负载材料
静电纺丝与纳米纤维 现有聚合物纳米纤维制备技术对比
熔体静电纺丝和溶液静电纺丝的对比
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熔体电纺无溶剂，无污染，工艺简单， 可以制备溶液电纺常温下无法制备的PP
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MD-ESP实验样 机
MD-ESP实验样机
PP的MD-ESP纺丝照片 TPU的MD-ESP纺丝照
关键技术：熔体微分技术
熔体微分分流及熔体微分多射流技术（微积分思想）
解决方案：纺丝模头组件独特结构
改进的注塑机热流 道结构的一级分流
内锥面导流喷嘴的 熔体二级分流
热空气对内锥面熔 体的减薄作用
+ 气流辅助
2009100801225
授权
静电纺丝法连续制备无纺布制品的装置
201010556163.X
授权
一种静电纺丝多股丝喷头
201010556187.5
授权
熔体微分静电纺丝技术—New solution！
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MD-ESP中试样 机
基本特征：
✓集 成 了 32 个 微 分 喷嘴; ✓幅 宽 0.8m ， 产 量 ： 300- 600g/h； ✓纤 维 平 均 直 径 ：
关键技术：超支化降粘改性
超支化聚合物改性：
不加超支化树脂 PP 5-6μm
加入超支化树脂 PP 1-2μm
汇ckground.
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溶液电纺 熔体电纺
➢聚合物熔体的高介电性； ➢高熔体粘度； ➢高压静电的设置与安全性； ➢批量化中微流量的精确控制有难度
10-6-102S/cm
10-11-10-13S/cm
0.8-4Pa.s
小于20kv；
无加热元件，微 量挤出装置做好 接地及屏蔽
40200Pa.s
40-100kv；
有加热元件，一 般采取间接加热， 高压电易击穿
捷克Czech Republic大学提出狭缝式的纺丝装置，但是该装置并没有结合螺杆式 连续挤出装置，而且狭缝式纺丝装置并没有很好解决熔体在狭缝处的均匀分布, 所得纺丝条数也不足以适合产业化应用。
狭缝式纺丝装置示意图、电场分布分析及试验射流照片
熔体静电纺丝的发展历程
单针激光加热熔融静电纺丝装置
双螺杆熔体静电纺丝装置
狭缝式纺丝装置
无针盘式熔体静电纺丝
CONCLUTION
熔体静电纺丝技术如同溶液静电纺丝技术，逐渐 从针头型或微孔型纺丝装置过渡到无针纺丝装置， 以适应大规模生产的需要，但是将该方法直接用 于熔体，也存在阈值电压奇高、熔体易降解、连 续生产能力差等问题.
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相关专利列表
（1）形成了系列自主知识产权的熔融静电纺专利技术，共申请专利21项，
其中发明专利14项，授权7项，实用新型7项，授权7项（在已公开国家发明
尺度可控：熔喷法尺度可控性差，纤维直径分布较宽，纤维连续性 差，影响高效过滤精度。
生产效率：熔体静电纺丝代替熔喷法目前要解决的关键问题是进 一步提高其生产效率，需要提高一个数量级。
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聚合物纳米纤维
表面效应：粒子尺寸越小，表面积越大，由于表面粒子缺少相邻原子的配位，因而表面能 增大极不稳定，易于其他原子结合，显出较强的活性。表面活性可能增加。 小尺寸效应：微粒的尺寸小到与光波的波长、传导电子的德布罗意波长和超导态的相干长
度透射深度近似或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，粒子的声、光、电磁、热力学性 质将会改变。
NEW SOLUTION:熔体微分静电纺丝技 术
熔体微分静电纺丝技术原理示意图
利用微型螺杆连续供给喷头的微 流量熔体在微分喷头锥面展薄后， 在电场力作用下，于喷头周向内 锥面均匀分布形成多个泰勒锥， 这一过程称之为静电场下的熔体 微分过程。该内锥面泰勒锥的形 成类似于溶液静电纺丝自由液体 表面泰勒锥的产生,和本过程相 关的配套技术称为熔体微分静电 纺丝技术（MD-ESP）。
年）
溶液静电纺丝与熔体静电纺丝相比，学 术论文发表数量前者为后者近百倍!
溶液静电纺丝技术研究进展
多喷针技术
纺丝效率低 喷头易堵塞 维护困难
无喷针技术
Participators ：
Participators ：
DuPont’s facility in South Korea；
捷克Elmarco（已销售100台，销售额近10亿）
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