静电纺丝文献综述

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静电纺丝论文:静电纺取向纳米纤维及其纤维束制备的研究

静电纺丝论文:静电纺取向纳米纤维及其纤维束制备的研究

静电纺丝论文:静电纺取向纳米纤维及其纤维束制备的研究【中文摘要】本文主要对旋转滚筒接收制备静电纺纳米纤维进行了研究。

通过将静电纺丝与传统纺纱中的涡流纺纱相结合,自主研发了一种获取静电纺纳米纤维束的新型的接收装置,并对该接收装置的纺丝原理、纺丝工艺参数等进行了初步的探讨。

首先研究了滚筒法制备静电纺取向纳米纤维的纺丝工艺。

选用质量分数为12%的聚丙烯腈(PAN)溶液作为纺丝液,当纺丝电压为12kV,纺丝距离为12cm和纺丝流率为0.01ml/min时,考虑到射流的稳定和节约能源,选取获取具有一定取向排列的静电纺纳米纤维的滚筒最佳转速为150rpm。

然后通过在纺丝液中分别添加活性碳、氯化锂来制备静电纺取向纳米纤维膜,研究了添加剂的加入对纤维形貌、结构和力学性能的影响。

研究发现,添加剂加入后都能改善纤维的取向程度,且氯化锂加入后,纤维在滚筒上的沉积面积减小。

随着活性碳含量的增加,所得纤维的直径逐渐增加,而添加氯化锂后,纤维直径的变化不是很明显,但是当氯化锂含量为0.6%时,纤维间出现集束的现象。

通过XRD分析可知,氯化锂的加入能提高聚丙烯腈大分子的规整排列。

通过力学性能分析发现,随着活性碳含量的增加,纤维的力学性能变差,且活性碳对力学性能的影响明显,而随着氯化锂含量的增加,纤维的拉伸应力呈现先减小后增加的趋势,且当氯化锂含量为0.6%时,静电纺取向纳米纤维的拉伸应变提高。

最后,采用漏斗型管道作为静电纺接收装置,并对漏斗后端的圆柱形管道切向抽真空,使得在整个漏斗型管道内部及漏斗口部分形成一定的气流场,从而对纤维进行集聚,形成纤维束。

此外,采用质量分数为12%的聚丙烯腈溶液作为纺丝液,对新型静电纺丝装置的纺丝工艺参数进行了初步的探讨,研究了纺丝距离、纺丝流率、真空泵的抽气速率等因素对静电纺纳米纤维束的形成的影响。

通过实验发现,当纺丝距离为3cm,纺丝流率为0.005ml/min,真空泵的抽气速率为6L/s时,能获得集束性能良好的静电纺纳米纤维束。

静电纺丝法制备聚乳酸多孔纤维膜影响因素的研究【文献综述】

静电纺丝法制备聚乳酸多孔纤维膜影响因素的研究【文献综述】

毕业设计文献综述纺织工程静电纺丝法制备聚乳酸多孔纤维膜影响因素的研究一、前言部分文章综述了聚乳酸和聚吡咯的性质及其研究发展的现状。

通过对左旋聚乳酸进行静电纺丝,在制备出的纳米纤维毡上,包覆生物相容性良好的聚吡咯,从而得到可在体内安全降解的导电聚合物,尝试开拓一条导电聚合物在生物组织工程上的新道路。

1.1聚乳酸日益增长的环保意识和能源紧缺引起了人们对生物可降解材料研究、开发及应用的重视。

聚乳酸(PLA)是一种可生物降解的合成高聚物,以玉米为原料,通过化学纤维纺丝加工可以得到PLA 纤维。

PLA 因其生态环保性,这种新型纤维材料已经得到了纺织界的高度关注。

PLA由于具有良好的生物相容性、溶解性能和降解物无毒等特征[1]。

因此,在医疗、制药方面已得到广泛应用,被制成可吸收医用缝合线,外科植入材料、药物控制释放的载体、人工血管、止血剂等材料。

聚乳酸可由单体乳酸环化二聚成丙交酯,再由丙交酯开环聚合而成。

也可由乳酸直接聚合得到。

至今,聚乳酸已经能够同普通高分子一样进行各种成型加工,其制备的各种薄膜、片材、纤维经过热成型、纺丝等二次加工后在纺织、包装、农业、医疗卫生、日常生活用品等领域取得了日益广泛的应用,被称为最有前景的“绿色塑料”。

为了改善聚乳酸的性能,拓宽聚乳酸的应用,目前除了筛选合适的制备方法外,还通过复合材料性能互补的原理,将聚乳酸与另一种高聚物共混复合,以改善聚乳酸的性能。

1.2聚吡咯聚吡咯是芳杂环导电聚合物,可通过吡咯单体氧化聚合得到。

氧化剂通常为三氯化铁、过硫酸铵等。

聚吡咯(PPy) 是典型的导电高分子,具有导电率高、易于制备及掺杂、较高的稳定性、电化学可逆性强等特点。

它作为一种新型生物材料,得到了越来越广泛的重视和研究。

具有生物相容性的导电聚吡咯在生物传感器、神经修复等方面已有广泛的应用,而导电聚吡咯的另一重要用途是作为导电基质对细胞施加电刺激。

目前,模拟的生理电刺激已经证实对细胞行为有重要的意义,如神经细胞的定位和迁移,纤维原细胞的粘附和增殖等[2]。

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

静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种利用高电压将高聚物溶液或熔体喷射到地面或异极上,使高分子物质在电场作用下形成纤维的工艺方法。

这种技术可以制备直径几百纳米的纤维,因此被广泛应用于纺织、过滤、医药、环保等领域。

静电纺丝技术的影响因素包括原料性质、纺丝工艺参数、环境因素等,这些因素对纤维的形貌、尺寸和性能都有显著影响。

本文将对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行综述,以期为相关领域的研究提供参考。

一、影响因素1. 原料性质原料的性质对静电纺丝的纤维形貌和性能有重要影响。

一般来说,溶液浓度、表面张力、导电性等因素都会影响纤维的形态和尺寸。

溶液浓度过高会使得纤维变粗,而表面张力过大则会导致纤维断裂。

在静电纺丝工艺中,需要对原料进行适当的处理和选择,以满足所需的纤维性能要求。

2. 纺丝工艺参数静电纺丝的工艺参数包括电压、流量、喷射距离等,这些参数会直接影响纤维的形貌和尺寸。

一般来说,电压越高,纤维的直径越小,喷射距离越远则会使纤维变粗。

在静电纺丝过程中,需要对工艺参数进行合理调节,以获得所需的纤维形态和尺寸。

3. 环境因素静电纺丝的环境因素对纤维的形态和性能也有一定影响。

温度和湿度会影响纤维的拉伸性能和断裂强度。

在制备纳米纤维时,一般需要在相对较干燥的环境中进行,以减少纤维的断裂和变形。

二、应用研究1. 纺织应用静电纺丝技术可以制备直径几百纳米的纤维,因此在纺织领域有广泛应用。

利用静电纺丝技术可以制备纳米纤维布料,具有较好的透气性和过滤性能,可以用于防护服、口罩等领域。

2. 医药应用3. 环保应用静电纺丝技术可以制备高效过滤材料,具有较好的分离效果和稳定性,可用于环境污染物的捕捉和分离。

利用静电纺丝技术可以制备纳米纤维滤膜,具有较高的比表面积和孔隙率,可用于废水处理、空气净化等领域。

静电纺丝技术是一种重要的纳米材料制备方法,具有广泛的应用前景。

在静电纺丝技术的研究和应用中,需要重点关注原料性质、工艺参数和环境因素对纤维的影响,以提高纤维的形态和性能。

静电纺织

静电纺织

静电纺丝技术一、前言早在1934年美国人Formhals[1]就提出静电纺丝的概念,然而直到近10年,人们才对静电纺丝做了较系统的理论和实验研究。

用静电纺丝制得的纤维比传统纺丝法制得的纤维细得多,直径一般在几十纳米至几微米之间。

静电纺丝目前已是制备超细纤维和纳米纤维的重要方法。

静电纺丝方法已成功运用于几十种高分子,既有尼龙[2]、聚丙烯腈[3]等合成高聚物,也有蚕丝和蜘蛛丝.等蛋白溶液[4,5]。

静电纺丝工艺、静电纺纤维的内部结构及性能、静电纺丝所得制品的应用等已成为静电纺丝研究中的热点。

二、内容由于超细纤维的优良性能,人们对其制造方法进行了广泛的研究,但是用传统的纺丝方法很难纺出直径小于500 nm的纤维。

而静电纺丝方法则能够纺出超细的纤维,直径最小可至1 nm。

静电纺丝技术与传统纺丝技术有着明显的不同,即静电纺丝技术通过静电力作为牵引力来制备超细纤维。

在静电纺丝工艺过程中,将聚合物熔体或溶液加上几千至几万伏的高压静电,从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力。

当电场力施加于液体的表面时,将在表面产生电流。

相同电荷相斥导致了电场力与液体的表面张力的方向相反。

这样,当电场力施加于液体的表面时,将产生一个向外的对于一个半球形状的液滴,这个向外的力就与表面张力的方向相反。

如果电场力的大小等于高分子溶液或熔体的表面张力时,带电的液滴就悬挂在毛细管的末端并处在平衡状态。

随着电场力的增大,在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状,这就是Taylor锥。

当电场力超过一个临界值后,排斥的电场力将克服液滴的表面张力形成射流,而在静电纺丝过程中,液滴通常具有一定的静电压并处于一个电场当中,因此,当射流从毛细管末端向接收装置运动的时候,都会出现加速现象,这也导致了射流在电场中的拉伸,最终在接收装置上形成无纺布状的纳米纤维[6]。

而对于带电的液滴在电场中的运动情况,科学家已经进行了大量的研究,进而也逐步加深对静电纺丝技术的认识。

辅助电极作用下多喷头静电纺丝射流拉伸过程力学分析【文献综述】

辅助电极作用下多喷头静电纺丝射流拉伸过程力学分析【文献综述】

文献综述辅助电极作用下多喷头静电纺丝射流拉伸过程力学分析一、前言部分1 静电纺丝的定义及其过程静电纺丝是一种制备纳米纤维的方法,其设备一般包括高压静电发生器、供液装置和接收装置。

它是利用静电荷使喷嘴尖端的聚合物溶液从半球形转变成锥形,并进而使射流从顶端喷射出来形成超细纤维的过程。

静电纺丝纤维的直径范围一般从10nm到10μm。

纳米纤维有希望用于多种高新领域,比如导电聚合物生物传感器、过滤膜、生物化学支架、创伤敷料、人造器官、纳米电子器件、纳米复合材料以及化学防护服。

简单地说,静电纺丝基本的过程如下:利用注射泵将注射器中的聚合物溶液引入针头,在高电场作用下,针头尖端的液滴由半球形变成锥形(称为泰勒锥),当外加电压达到临界值时,静电排斥力克服溶液的表面张力,带电射流便从锥顶端喷出;然后经历鞭动,同时受到静电排斥力而持续伸长,最后沉积到接地收集装置上。

2静电纺丝中出现的问题及相关定义静电纺丝技术已经成功地纺制出多种聚合物纳米纤维,据文献报道已经有制造出直径达5纳米的静电纺聚合物纳米纤维。

然而,该成果的具体做法还没有清晰地提出,在静电纺丝下纺制出这种超细的纳米级聚合物纤维仍然存在一些困难。

由于纳米级结构及其大比表面积,这些超细聚合物纳米纤维具有一定商业价值,可以应用于多种产品之中,比如说过滤膜和防护服等方面[5]。

产量低及纺丝过程中射流的不稳定性是制约其进一步发展的瓶颈,进而给静电纺丝走向产业化造成了一定的阻力。

而多喷头装置和辅助电极的应用是实现其高产量和稳定射流的一个重要的方向。

(1)何谓多喷头多喷头静电纺丝是目前增加产量的有效方法之一,也是静电纺丝工业化生产的主要发展方向之一。

多喷头静电纺丝中多个喷嘴平行或成一定阵形排布,引入电场后,形成的喷射细流间会出现电场的相互干扰,而通过引入辅助电极可在一定程度上克服这种弊端。

(2)何谓辅助电极辅助电极也叫对电极,它只用来通过电流以实现研究电极的极化。

研究阴极过程时,辅助电极作阳极,而研究阳极过程时,辅助电极作阴极。

静电纺丝技术

静电纺丝技术

静电纺丝技术的研究摘要:文章介绍了静电纺丝制备纳米纤维的技术,详细地介绍了这种技术的优点,以及它在各个方面广泛的应用。

此外,虽然它具有很多的优点,但目前也仍然存在一些问题,我们也对此进行了探讨。

关键词:静电纺丝纳米纤维应用原理前言:近年来,纳米结构材料,如纳米纤维、纳米管,由于其尺寸效应十分显著,在光、热、磁、电等方面的性质和体材料明显不同,出现许多新奇特性,因此收到了研究人员的高度重视。

纳米纤维最大的特点就是比表面积大,从而导致其表面能和活性的增大,产生小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等,在化学、物理性质方面表现出特异性[1]。

电纺技术是一种简单和通用的获得连续微米级别以下的超细纤维的方法。

通过电纺的方法可以制备出多种纳米纤维,包括氧化物纤维,高子分聚合物纤维等。

静电纺丝方法制备的纳米纤维,具有纳米尺寸的直径,高比表面以及纤维之间形成的微小孔隙[2]。

纳米纤维、静电纺丝都是一些新事物,具有广阔的发展前景。

可以用于组织工程、人造器官、药物传递和创伤修复等。

另外,对植物施用杀虫剂是纳米纤维可能大规模应用的又一个领域。

但当前的静电纺丝技术还不成熟,有待于深入地研究,以制得高质量的纤维并能使纳米纤维的制备实现产业化[3]。

一静电电纺丝技术静电纺丝技术(electrospinning)在国内一般简称为电纺,其是一种利用聚合物流体在强电场作用下,通过金属喷嘴进行喷射拉伸而获得直径为数十纳米到数微米的纳米级纤维的纺丝技术。

通过静电纺丝技术得到的纳米级纤维具有直径小、表面积大、孔隙率高、精细程度一致等特点,在组织工程、传感器、工业、国防、农业工程等领域具有极大的发展潜力,而且其在医药领域诸如伤口敷料、控制释放体系等方面也有着巨大的应用前景[5]。

从科学基础来看,这一发明可视为静电雾化技术的一种特例。

静电雾化与静电纺丝的最大区别在于:两者所使用的工作介质不同。

静电雾化采用的是粘度较低的牛顿流体;而静电纺丝采用的是粘度较高的非牛顿流体。

静电纺丝法制聚丙烯腈基碳纤维【文献综述】

静电纺丝法制聚丙烯腈基碳纤维【文献综述】

静电纺丝法制聚丙烯腈基碳纤维【⽂献综述】毕业设计⽂献综述纺织⼯程静电纺丝法制聚丙烯腈基碳纤维⼀、前⾔部分聚丙烯睛(PAN)碳纤维在航空航天、武器装备,以及⾼科技产业中都具有重要的地位,但是制备碳纤维时,要维持⾼强度,⼀般会降低其模量;只有纳⽶碳纤维不仅具有超⾼强度,还同时具有超⾼模量,从理论上来讲纳⽶碳纤维的综合性能最好[1]。

因此,纳⽶碳纤维的制备和应⽤是现代纳⽶材料领域研究的⼀个热点。

制备纳⽶碳纤维的⽅法主要有两种[2]:⼀是化学⽓相沉积法,这种⽅法⽣产成本⾼,产品纯度低;⼆是静电纺丝法,由静电纺丝可以制备连续碳纤维长丝,⽽且直径均匀性和化学纯度要好得多。

制备纳⽶碳纤维的整个⼯艺过程中不使⽤含有⾦属离⼦的化合物,避免了提纯要求,降低了制造成本,扩⼤了应⽤范围。

1.1 聚丙烯腈聚丙烯腈是由单体丙烯腈经⾃由基聚合反应⽽得到。

⼤分⼦链中的丙烯腈单元是头-尾⽅式相连的,主要⽤于制聚丙烯腈纤维。

聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐⽇晒性好,在室外放置18个⽉后还能保持原有强度的77%。

它还耐化学试剂,特别是⽆机酸、漂⽩粉、过氧化氢及⼀般有机试剂。

1.2 碳纤维碳纤维(carbon fiber 简称CF),是⼀种含碳量在95%以上的新型纤维材料。

⼀般是由有机纤维经热处理⽽得到。

碳纤维具有强度⼤,模量⾼,密度⼩,线膨胀系数⼩等诸多优点,被称为新材料之王[3]。

1.3 纳⽶纤维⼀般是指纤维的直径是在纳⽶级。

有些⼈把直径⼩于111nm的纤维称为纳⽶纤维,⽽有些⼈则定义直径⼩于0.3tlm的纤维称为纳⽶纤维,也有⽂献将纳⽶纤维定义为直径为纳⽶级,长度超过lum的物质。

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的超细纤维。

另⼀概念是将纳⽶粒⼦填充到纤维中,对纤维进⾏改性。

1.4 ⾼压静电纺丝⾼压静电纺丝[4](简称“电纺”)是⼀种利⽤⾼压静电为驱动⼒产⽣纳⽶纤维的⽅法,可制得直径为300nm左右的纳⽶纤维。

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

静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种基于静电力和表面张力的纤维制备技术。

与传统的纺织技术相比,静电纺丝具有高效、简单、节能、易操作和灵活性大等优点,因此在纤维较长、直径很细、表面积较大、功能性要求高的领域中有广泛应用。

影响静电纺丝技术的因素主要有以下几个方面:1. 聚合物质量静电纺丝过程需要使用液态聚合物,因此聚合物的半透明度、黏稠度、表面张力、分子结构和熔点等特性都会影响到纺织纤维的形态和性能。

2. 溶液的性质纺丝溶剂的种类、浓度和温度等参数也会对纤维产率、径度和质量等方面产生影响。

一般来说,溶液浓度越高,纤维直径和生产率越大;而在高浓度溶液中,纤维会产生聚集,从而导致变形和质量下降。

3. 静电场的作用静电纺丝过程中,电场的强度、形状和方向等因素都会影响到纤维的形态和分布。

如果电场太弱,纤维结构不定,分布不均;反之,如果电场太强,纤维会相互碰撞和融合,导致纤维结构不理想。

4. 外部环境因素静电纺丝过程中,环境湿度、温度和气体浓度等因素也会影响到纤维形态和性能。

比如,在相对湿度过低的环境下,电场强度和纤维生产率都会下降,而在高湿度环境中,纤维会变形、变厚或聚集。

静电纺丝技术有很多应用领域,例如:1. 医疗保健静电纺丝技术可以制备非常细小的纤维材料,这些纤维材料可以用于制备医用敷料、人工皮肤、药物缓释膜等。

这些材料具有高透气、高渗透性、可调控孔径和孔隙度等优点,在伤口愈合和药物缓释等方面有很大的应用潜力。

2. 纺织业静电纺丝技术可以用于制备各种纺织品,如衣服、鞋子、帽子、背包等。

这些纺织品具有高强度、高表面积、高透气性等特点,可用于户外用具、运动器材等。

3. 能源领域静电纺丝技术可以用于制备各种能源产品。

比如,制备微米级别的纤维材料,可用于太阳能吸收材料、燃料电池电极、超级电容器等。

总体来说,静电纺丝技术越来越受到人们的关注和应用。

在未来,随着技术的不断改进和突破,静电纺丝技术的应用领域也将越来越广泛。

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

静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述作者:邹爽赵金松陈驰来源:《河南科技》2019年第05期摘要:静电纺丝技术是近年来兴起的一种简单高效、经济快捷的纳米纤维材料制作技术。

近年来,納米材料在诸多领域都得到了广泛应用,越来越多的人将关注点放在对静电纺丝技术的研究和探索A上,并且取得了较为可观的成果。

基于此,本文对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行探究,以期为相关学者的研究提供借鉴。

关键词:静电纺丝技术;影响因素;应用领域中图分类号:TQ340.64 文献标识码:A 文章编号:1003-5168(2019)05-0075-03Abstract: Electrospinning technology is a simple, efficient, economical and fast fabrication technology of nanofibers, which has emerged in recent years. In recent years, nanomaterials have been widely used in many fields. More and more people focus on the research and exploration of electrospinning technology, and have achieved considerable results. Based on this, this paper explored the influencing factors and application research of electrospinning technology, in order to provide reference for relevant scholars.Keywords: electrostatic spinning technology;influencing factors;application field1 静电纺丝技术简介1934年,Formalas发明了用静电力制备聚合物纤维的实验装置,并申请了专利。

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

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。

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

静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述1. 引言1.1 静电纺丝技术概述静电纺丝技术是一种将高电压施加到聚合物或其他材料溶液中,通过静电场使溶液喷射成纤维的技术。

静电纺丝技术被广泛应用于纺织行业、生物医学领域等领域,具有很高的潜力和发展前景。

静电纺丝技术的原理是利用静电场将聚合物溶液或熔体喷射成极细的纤维,形成纤维膜、无纺布或纤维材料。

这种技术具有高效、简单、成本低、可控性好等优点,因此受到广泛关注。

静电纺丝技术的设备主要包括高电压发生器、喷嘴、收集器等部件。

高电压发生器提供静电场,喷嘴负责将溶液喷射,收集器用来收集纤维。

静电纺丝技术可以制备出直径从纳米到微米级别的纤维,具有特殊的物理性能和表面形貌,适用于制备高性能纤维材料、高功能纤维膜等产品。

随着技术的不断改进和发展,静电纺丝技术在各个领域的应用也将得到进一步拓展和深化。

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纤维形态、纤维直径、纤维结构、纤维性能等多个方面。

影响纤维形态的因素包括工艺参数调节、纺丝液性质、静电场强度等。

调节不同的工艺参数可以改变静电纺丝过程中纤维的形态,例如增加纺丝液的流速可以得到更长的纤维,调节静电场强度可以影响纤维的形成速度和形态。

纤维直径是静电纺丝技术中另一个重要的影响因素。

纤维直径的控制不仅影响纤维的性能,还直接关系到纺丝后纤维的应用范围。

通常来说,纤维直径越小,纤维的表面积越大,具有更好的性能和应用潜力。

静电纺丝液的性质也会对纤维的形态和性能产生影响。

不同种类的聚合物溶液在静电纺丝过程中会表现出不同的流变性质,影响纤维的形成速度和纤维结构。

深入研究纺丝液的性质对静电纺丝技术的发展至关重要。

静电纺丝技术的影响因素是一个复杂而多样的问题,需要综合考虑纤维形态、纤维直径、纤维结构和纤维性能等多个方面,同时结合工艺参数和纺丝液特性进行调控,才能实现对静电纺丝过程中纤维形态和性能的精确控制。

2.2 电纺液特性影响因素电纺液是静电纺丝技术中非常重要的环节,其特性直接影响着最终纺丝产品的质量和性能。

静电纺丝及其应用 中文

静电纺丝及其应用 中文

静电纺丝技术以及静电纺丝纳米纤维在不同领域的应用本文内容主要参考了夏幼南教授的一篇综述文章[1],本人只是自己语言重新组织了一下他的文章内容,并在此基础上加入了一些个人的理解。

基于上述原因,在此向夏幼南老师表示特别感谢。

1. 纳米静电纺丝技术发展的历史静电纺丝技术又简称静电纺丝或者电纺丝,其发展历史最早可以追溯到1600年,William Gilbert 在存在外部电场的情况下观察到了一个锥形水滴[2]。

随后在1887年,Charles Boys 利用一种粘弹性的液体通过静电纺丝制备出了纳米纤维[1]。

1938年,静电纺丝纳米纤维被用于制造空气过滤装置的过滤网芯,静电纺丝纳米纤维首次得到了应用[1]。

从1938年至今,静电纺丝技术不断发展并逐渐走向成熟,如今已经被应用在了各个领域,极大的推动了科学研究和工业生产的进步与发展[3,4]。

2. 纳米静电纺丝技术2.1. 静电纺丝技术的原理图1. 静电纺丝装置示意图[5]静电纺丝技术是指聚合物熔体或者溶液在高压静电场的作用下形成纤维的过程。

静电纺丝技术装置主要由三部分组成,分别是高压电源,喷丝头以及接收板(图1.)。

其中电源可以是直流电源,也可以是交流电源,不同类型的电源对纳米纤维的形成有一定的影响,这里不再详细介绍。

喷丝头可以使用带有注射器针头的塑料管、金属管及玻璃管等,喷丝嘴一般为0.1~1 mm。

接收板用来接收经溶剂挥发或者熔体固化后所形成的聚合物,一般采用导电金属板、硅片及导电玻璃等。

具体使用过程中,金属板表面要用锡纸、纺布等包裹起来,方便转移纳米纺丝并防止接收板被污染或者被弄脏[6]。

电源的两极分别接在喷丝头和接收器上,在高压静电纺丝的过程中,溶液或者熔融高分子表面带上了电荷并产生了电场力,溶液的表面张力与电场力方向相反。

随着电压的增大,电场力大于表面张力时,带电溶液从喷丝口喷出,从而形成喷流。

喷流在空气中运动的过程中,经溶剂挥发,降温冷却等过程逐渐固化,最后被收集于接收器上。

静电纺丝毕业论文

静电纺丝毕业论文

静电纺丝毕业论文静电纺丝是一种高效的纳米纤维制备方法。

本文主要探讨了静电纺丝技术的原理、发展历程、优势和应用。

全文分为三个部分:一、静电纺丝技术原理;二、静电纺丝技术的发展历程和应用;三、静电纺丝技术的优势和挑战。

一、静电纺丝技术原理静电纺丝工艺是指将高压电场下的材料溶液或熔融物通过电场力作用,将其分散成单独的液滴并在空气中快速凝固,并形成球形、柱形等悬浮物质,并使细长物质成为纤维的加工工艺。

具体工艺流程如下:首先将材料溶解或熔炼成液态或半固态,经由高压电场下将液态直接鼓成单独液滴并同时在高压电场气流流动区内,液滴由于表面张力自然凝固成球形、柱形等球状悬浮物质,通常将此液滴称为“原料液滴”。

在凝固的同时,材料匀速地流向“窄喉部分”,通过电场力作用相互之间会发生电荷转移并产生伸展力,防止液滴破裂,在管内经由空气流动而充分快速固化,产生纤维的有效尺寸,这细长的物质就是所谓的“纤维”。

纤维被射出后,通过罩杯、集料器等装置收集、固化,最终制成纳米纤维等(如图1所示)。

二、静电纺丝技术的发展历程和应用静电纺丝技术的发展历程可以追溯到公元1930年代,当时研究人员通过旋转液滴或熔融物,使其自然产生纤维。

1940年代,研究者们精心设计了用于控制电场的设备,并将此工艺称为“电纺”。

近几十年来,静电纺丝技术得到了发展,并将其应用于各个领域。

1、医学领域静电纺丝技术可用于制备生物医用途的材料,例如纳米纤维人工骨、纳米纤维载药材料,纳米纤维空心管等。

此外,静电纺丝技术还可用于制备各种生物组织工程相关的纳米材料。

2、纺织领域静电纺丝技术可制备出锦纶、聚丙烯、聚乳酸等纤维纱。

由于纳米材料具有比传统材料更高的特殊性能,如高比表面积、高强度和透明度等,此技术已被应用在高级纺织品中,如滤材、防弹材料、体育运动服装、室内外装饰纺织品等。

3、能源领域静电纺丝技术被广泛应用于制造超级电容器、纳米电池等方面。

此外,通过静电纺丝方法制备出的锂离子电池可大幅减少污染和电池重量。

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

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。

静电纺丝论文

静电纺丝论文

毕业论文(设计)聚苯乙烯纳米纤维膜的PDMS功能化及润湿行为研究The Wetting Behavior Research of PDMS Functional Polystyrene Nanofiber Membrane 学生姓名:指导教师:合作指导教师:专业名称:应用物理学所在学院:理学院2014年6月目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................... I I 第一章前言 (1)1.1.静电纺纳米纤维膜技术原理 (1)1.1.1. 静电纺复合纳米纤维膜实验装置 (1)1.1.2. 静电纺丝装置技术现状与应用 (1)1.1.3. 静电纺纳米纤维膜技术原理与发展方向 (2)1.2.超疏水表面制备方法 (2)1.3.本论文的主要研究工作 (3)1.4.本论文的构成 (4)第二章本课题相关研究技术简介 (5)2.1.PDMS和PS的性质功能介绍 (5)2.1.1 PDMS和PS的基本性质介绍 (5)2.1.2 PDMS和PS的应用 (5)2.2.复合纤维膜的疏水性与水的渗透通量的影响因素 (6)2.3.静电纺丝技术的优势与局限性 (7)第三章实验部分 (8)3.1.实验试剂 (8)3.2.实验仪器 (8)3.3.实验步骤 (8)3.3.1. PS溶液配制 (8)3.3.2. 掺杂PDMS的PS溶液配制 (8)3.3.3. PS及其复合物纳米纤维无纺布的制备 (9)3.3.4. 薄膜表面疏水性能的评价 (9)3.3.5. 纤维形貌的表征 (9)第四章结果与讨论 (10)4.1.纤维形貌的表征 (10)4.1.1 PDMS浓度对静电纺丝情况的影响 (10)4.1.2 掺杂PDMS的PS纳米纤维无纺布的形貌 (10)4.2.纤维表面润湿性能的表征 (12)第五章实验结论 (15)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)大连海洋大学本科毕业论文(设计)摘要摘要近年来,随着仿生疏水表面的火热发展,科学家们对超疏水材料的研究也越来越热衷,近年来科学家们对此开展很长时间多方面的研究,这其中纳米纤维复合膜无纺布因为他的表面积大,多孔性,超疏水性等因素,在防腐去污等领域有着极其重要的发展潜力。

静电纺丝文献综述

静电纺丝文献综述

学号:北京化工大学毕业设计开题报告题目:学院:材料科学与工程学院专业:班级:姓名:指导教师:专业负责人:指导老师意见:指导老师签字:日期: 年月日日期:年月日静电纺丝文献综述摘要:静电纺丝技术自从2000年以后进入快速发展期,论文和专利都成指数型增长。

目前,研究的现状从这些研究的内容看,研究主要围绕静电纺丝的应用、工业化、原理三个方面。

同时,在医用材料领域,静电纺丝也逐步展开了研究。

关键词:静电纺丝,研究现状,医用材料Abstract:Electrospinning develops rapidly that papers and patents increase exponentially since 2000. The research status focus on applications, industrialization and principle. Meanwhile, electrospinning research on biomaterials is springing up.Key words: electrospinning, research status, biomaterials application1 静电纺丝发展目前常用的制备纤维的方法有拉伸法、模板法、相分离法和静电纺丝法。

其中,静电纺丝法制备纤维因其操作简单、适用较广和成本低而广泛被使用在纺丝领域。

静电纺丝是A.Formhals在1934年发明[1]。

在1938年至1944年期间,随着A.Formhals 对静电纺丝技术的进一步改进和对静电纺丝原理的探究[2-7],静电纺丝技术得到了进一步的发展。

1969年,Taylor发现了Taylor锥[8],对静电纺丝的原理进行了进一步的丰富。

1971年,杜邦公司利用静电纺丝制备了PAN亚纳米纤维。

1981年,美国Ethicon 公司研究了静电纺丝技术在医学领域的应用[9]。

辅助电极作用下多喷头静电纺丝射流拉伸过程力学分析【文献综述】

辅助电极作用下多喷头静电纺丝射流拉伸过程力学分析【文献综述】

文献综述辅助电极作用下多喷头静电纺丝射流拉伸过程力学分析一、前言部分1 静电纺丝的定义及其过程静电纺丝是一种制备纳米纤维的方法,其设备一般包括高压静电发生器、供液装置和接收装置。

它是利用静电荷使喷嘴尖端的聚合物溶液从半球形转变成锥形,并进而使射流从顶端喷射出来形成超细纤维的过程。

静电纺丝纤维的直径范围一般从10nm到10μm。

纳米纤维有希望用于多种高新领域,比如导电聚合物生物传感器、过滤膜、生物化学支架、创伤敷料、人造器官、纳米电子器件、纳米复合材料以及化学防护服。

简单地说,静电纺丝基本的过程如下:利用注射泵将注射器中的聚合物溶液引入针头,在高电场作用下,针头尖端的液滴由半球形变成锥形(称为泰勒锥),当外加电压达到临界值时,静电排斥力克服溶液的表面张力,带电射流便从锥顶端喷出;然后经历鞭动,同时受到静电排斥力而持续伸长,最后沉积到接地收集装置上。

2静电纺丝中出现的问题及相关定义静电纺丝技术已经成功地纺制出多种聚合物纳米纤维,据文献报道已经有制造出直径达5纳米的静电纺聚合物纳米纤维。

然而,该成果的具体做法还没有清晰地提出,在静电纺丝下纺制出这种超细的纳米级聚合物纤维仍然存在一些困难。

由于纳米级结构及其大比表面积,这些超细聚合物纳米纤维具有一定商业价值,可以应用于多种产品之中,比如说过滤膜和防护服等方面[5]。

产量低及纺丝过程中射流的不稳定性是制约其进一步发展的瓶颈,进而给静电纺丝走向产业化造成了一定的阻力。

而多喷头装置和辅助电极的应用是实现其高产量和稳定射流的一个重要的方向。

(1)何谓多喷头多喷头静电纺丝是目前增加产量的有效方法之一,也是静电纺丝工业化生产的主要发展方向之一。

多喷头静电纺丝中多个喷嘴平行或成一定阵形排布,引入电场后,形成的喷射细流间会出现电场的相互干扰,而通过引入辅助电极可在一定程度上克服这种弊端。

(2)何谓辅助电极辅助电极也叫对电极,它只用来通过电流以实现研究电极的极化。

研究阴极过程时,辅助电极作阳极,而研究阳极过程时,辅助电极作阴极。

静电纺丝技术的研究及应用

静电纺丝技术的研究及应用

静电纺丝技术的研究及应用第一章绪论静电纺丝技术是一种在高电压作用下,通过静电力使高分子液体喷出细丝,并在空气中凝固成为纤维的技术。

该技术具有成本低、能耗小、单纤维直径可以达到亚微米级别、可调节性强等优点,因此在材料学、生物医学、纳米技术、纺织、能源等领域得到了广泛应用。

第二章静电纺丝技术的研究2.1 原理静电纺丝技术利用高电压场强使溶液内部分子进行电离,并产生带电的离子,这些离子会受到电场的作用,移向带有相反电荷的电极,即可产生静电场。

在此环境下,流经液滴的表面张力发生变化,使溶液受到向心的导力,于是形成了纤维。

2.2 内在机理静电纺丝技术的内在机理与材料的流变学、静电学、动力学等多个学科相关。

其中,重要的参数包括高压电源电压、电极距离、液体与气体相对湿度、喷液速度、喷嘴与泵的耦合效率等。

这些参数对纤维细度、形态、尺寸分布、结晶度、热稳定性等性能起着决定性作用。

第三章静电纺丝技术的应用3.1 材料学领域静电纺丝技术用于制备各种材料,包括纤维、膜、泡沫、纳米纤维等。

纳米级的纤维由于具有超大比表面积和强烈的场致横向取向等独特性质,可以用于制备电池、传感器、过滤材料、防弹衣、医用敷料、人工皮肤等。

3.2 生物医学领域静电纺丝技术可以用于制备人工骨(Poriferan),此类材料为三维网状结构,与自然骨骼相近,可以用于骨突复原和组织重建。

此外,还可以制备纳米级别的纤维支架,用于组织工程和再生医学。

3.3 纺织领域静电纺丝技术可以用于制备高品质、多功能的纺织纤维,除了增强纤维的机械性能,还可以赋予其各种特殊性能,如抗菌、防水、阻燃等。

此外,在纺织品加工过程中,静电纺丝技术可以起到辅助作用,如制备羊毛衫和马甲的下胆子。

3.4 能源领域静电纺丝技术可以用于制备电池、太阳能电池及其他电化学器件,如超级电容器、生物微电池等。

此外,还可以制备材料从而用于制备高能量密度储能器、电动汽车电池等。

第四章静电纺丝技术的发展趋势静电纺丝技术是目前研究的热点,在材料学、生物医学、纺织、能源等领域应用前景广阔。

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

静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种将聚合物溶液或熔融的聚合物通过高电压电场作用下的电极射流快速凝固成纤维的方法。

它具有成本低、工艺简单、纤维直径可调控等优势,因此在纺织、医疗、能源等领域具有广泛的应用前景。

本文将对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行综述。

静电纺丝技术的影响因素主要包括电场强度、聚合物溶液性质、喷丝距离等。

电场强度是影响纤维直径的重要因素,通常情况下,电场强度越高,纤维直径越小。

聚合物溶液性质包括溶液浓度、溶液粘度等,浓度高、粘度大的溶液有利于形成细直径的纤维。

喷丝距离是指从喷头到收集器之间的距离,距离越短,纤维直径越小。

还有一些辅助因素如喷头形状、溶剂挥发速率等也会对纤维形态产生一定的影响。

静电纺丝技术在纺织领域的应用主要体现在纳米纤维膜的制备和高性能纺织品的制造。

纳米纤维膜具有高比表面积、可调控的孔隙结构和优异的力学性能,广泛应用于过滤、分离、传感、细胞培养等领域。

静电纺丝技术可以制备出纤维直径在几十纳米到几微米之间的纳米纤维膜,满足不同领域对纤维直径的需求。

静电纺丝技术还可以制备高性能纺织品,比如阻燃纺织品、导电纺织品、抗菌纺织品等,大大拓展了纺织品的功能性。

静电纺丝技术在医疗领域的应用主要包括组织工程、药物缓释系统和医用纺织品的制备。

静电纺丝技术可以制备出生物相容性良好的纳米纤维支架,用于组织工程中的细胞培养和组织修复。

静电纺丝技术还可以用于制备药物缓释系统,将药物包裹在纳米纤维中,实现缓慢释放,提高药物的疗效和减轻副作用。

静电纺丝技术还可以用于制备医用纺织品,如口罩、敷料等,具有抗菌、抗病毒等功能。

静电纺丝技术在能源领域的应用主要体现在电池材料和传感器的制备。

静电纺丝技术可以制备出具有高比表面积和导电特性的纤维,用于制备电池的电极材料,提高电池的性能。

静电纺丝技术还可以制备传感器的敏感层,将传感材料包裹在纤维中,实现高灵敏度和高选择性的传感器。

静电纺丝技术具有广泛的应用前景,在纺织、医疗、能源等领域都有重要的应用价值。

电纺丝技术制备分子印迹膜[文献综述]

电纺丝技术制备分子印迹膜[文献综述]

文献综述电纺丝技术制备分子印迹膜摘要:本文综述了电纺丝纳米纤维分子印迹膜制备中的近期应用研究进展。

方法查阅国内外近年有关文献,详细介绍了电纺丝工作原理和部分关键设备,并总结了影响电纺纤维性能的因素和电纺丝的重要应用领域以及发展前景,对分子印迹膜的特点、电纺丝技术制备纳米纤维分子印迹膜的优点及研究进展,进行综合分析。

结果电纺丝技术对纳米纤维分子印迹膜材料选择性分子识别能力和吸附动力学行为有很重要的影响。

结论电纺丝技术有利于分子印迹膜材料在结构、形貌、组分和功能上满足要求,使其在分子印迹膜制备领域具有诱人的应用前景。

关键词:电纺丝技术,纳米纤维,分子印迹膜材料,纺丝液粘度,电导率,表面张力1 引言电纺丝技术从20世纪末兴起之后,在短短十年里,其加工材料就从十几种发展到百种以上,应用领域也从早期的过滤等少数几个方向扩展到生物医药、组织工程、高效催化、光电器件、航天器材等多个部门和学科,在电子、催化、服装甚至其他工业领域具有广阔前景。

[1]电纺丝法是通过高压电来制备连续的聚合物纳米纤维的重要方法。

它是将高分子、纳米微粒/ 聚合物溶液或熔融体在几千至几万伏的高压电场作用下产生正电荷,带电荷的高分子或纳米微粒/,聚合物溶液或熔体首先在喷射孔处形成Taylor 圆锥形液滴,在高压电场所产生的拉伸力克服了液滴的表面张力后,该带电液滴形成喷射流,由于电场的作用以及自生电荷的相互排斥而发生劈裂,该喷射流进一步被拉伸,然后由于溶剂挥发或熔体冷却固化,最后以无纺布状的形式形成纤维状纳米材料。

目前电纺丝技术逐渐转移到无机,有机纳米复合纤维的制备方面。

电纺丝是继拉丝、模板合成、相分离和自组装后,最有希望用多种材料高速高效地生产长距纳米纤维的一项技术。

[2]分子印迹技术(Molecular imp rinting technique,MIT)是近年来迅速发展起来的是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别等众多学科优势发展起来的边缘学科分支。

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学号:北京化工大学毕业设计开题报告题目:学院:材料科学与工程学院专业:班级:姓名:指导教师:专业负责人:指导老师意见:指导老师签字:日期: 年月日日期:年月日静电纺丝文献综述摘要:静电纺丝技术自从2000年以后进入快速发展期,论文和专利都成指数型增长。

目前,研究的现状从这些研究的内容看,研究主要围绕静电纺丝的应用、工业化、原理三个方面。

同时,在医用材料领域,静电纺丝也逐步展开了研究。

关键词:静电纺丝,研究现状,医用材料Abstract:Electrospinning develops rapidly that papers and patents increase exponentially since 2000. The research status focus on applications, industrialization and principle. Meanwhile, electrospinning research on biomaterials is springing up.Key words: electrospinning, research status, biomaterials application1 静电纺丝发展目前常用的制备纤维的方法有拉伸法、模板法、相分离法和静电纺丝法。

其中,静电纺丝法制备纤维因其操作简单、适用较广和成本低而广泛被使用在纺丝领域。

静电纺丝是A.Formhals在1934年发明[1]。

在1938年至1944年期间,随着A.Formhals 对静电纺丝技术的进一步改进和对静电纺丝原理的探究[2-7],静电纺丝技术得到了进一步的发展。

1969年,Taylor发现了Taylor锥[8],对静电纺丝的原理进行了进一步的丰富。

1971年,杜邦公司利用静电纺丝制备了PAN亚纳米纤维。

1981年,美国Ethicon 公司研究了静电纺丝技术在医学领域的应用[9]。

在20世纪90年代后,静电纺丝技术在世界范围内得到了快速发展,文献和专利技术迅速增加。

在2001年,国内有关静电纺丝技术的专利出现,东华大学、北京化工大学、浙江大学等高校成了国内静电纺丝研究的中心。

在2006年,全球第一条静电纺丝制备纳米纤维的生产线投入市场,标志着静电纺丝技术实现了工业生产化。

2 静电纺丝原理静电纺丝所需要的实验装置静电纺丝机。

静电纺丝机一般包括高压电源、喷丝装置和收集装置。

喷丝装置到收集装置的距离一般为15-25cm,电压为0-50kV。

纺丝液体从喷丝装置流出,在高压电压作用下客服喷丝液自身的表面张力和粘弹力而形成射流。

随着溶剂的挥发和熔体的凝固,射流最终在接收装置上形成纤维。

在当代,学者对静电纺丝原理进行了进一步研究和探讨[10],其研究主要集中在泰勒锥和纳米纤维的弯曲非稳定性两个方面。

另外,同轴静电纺丝和纺织核壳结构纳米纤维的原理的研究也在悄然兴起。

3 影响因素静电纺丝的影响因素主要有以下三个因素:溶液性质,控制变量,外界条件。

溶液性质包括溶质性质,溶剂性质,溶剂浓度,溶液导电率和PH值,溶液表面张力等;控制变量包括电场强度,接收距离,推进速度,针头内径等;外界条件包括空气湿度和温度。

对于同一种聚合物溶液,随着分子量的增加分子链的长度增加,从而分子量的粘弹性、流变性、表面力学性能改变,纤维性能改变[11]。

同理,聚合物的浓度[12]、溶剂[13]等改变,纤维性能改变。

随着外加电压的减小,溶液表面的静电斥力减小,纤维表面越光滑[14];同样,接受距离增加、流速减小,更有利于纤维的纺织。

空气湿度、温度对静电纺丝也有一定的影响:Ramsay-shields推导出了相关公式γ*v^(2/3)=K*(Tc-T-6)其中γ为表面张力,V为液体摩尔体积,K为普适常数,Tc为临界温度[15]。

4 研究进展4.1 在应用方面静电纺丝制备纳米纤维在2006年实现工业化以后,目前已经开始用于各个方面。

如生物材料,组织支架,污水处理等等方面。

在医学材料方面,静电纺丝制备的纤维膜可以用于体外创伤护理的敷料、皮肤再生的医用敷料和具有定向药物释放功能的医用辅料[26]。

污水处理等常用的超滤膜有聚丙烯晴(PAN)超滤膜、聚砜类(PS)超滤膜、醋酸纤维素(CA)超滤膜等。

超滤膜可以通过机械的吸附等物理作用可以是溶剂和溶质选择性的通过,从而起到过滤筛选的作用。

4.2 在工业化方面自从2006年全球第一个静电纺丝制备纳米纤维的生产线建立之后,标志着静电纺丝进入工业化阶段。

目前,在工业方面研究的热点主要有多针头喷丝工艺的设计、无针头静电纺丝、多孔平板型喷头设计、多孔陶瓷管喷头设计等。

在目前纳米纤维急切需求的市场情况下,高性能、低成本的静电纺丝工艺将是这方面研究的重点和热点。

4.3在技术原理方面溶液性质、控制条件和外界环境对纺丝效果影响较大,通过对溶液、控制条件和外界条件的调控来控制静电纺丝,从而改善纤维的性能是静电纺丝技术的一个新的研究热点。

5 HA和PEO性质5.1 透明质酸透明质酸(HA , Hyaluronic acid)又称玻璃酸,玻尿酸。

透明质酸是一种无毒的白色的无定型态的粉末状固体,如图1(a)。

这种固体无臭无味,具有极强的吸湿性,可溶于水,但是不能溶于有机溶剂。

透明质酸的水溶液具有很高粘弹性和可塑性,易于制成纳米纤维。

由透明质酸制成的生物膜具有很好的渗透性,改性后可用作渗透膜。

由于人体和生物体内含有大量的透明质酸,并且主要分布在结蹄组织和细胞外基质中,所以透明质酸具有良好的生物相容性。

透明质酸极易降解,在酸碱、高温、射线、金属条件下都可降解。

由于透明质酸的独特性之,它还被用着乳化剂、增稠剂和润滑剂等。

透明质酸是由N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖醛酸通过β-1,4和β-1,3糖苷键反复交替连接形成的线性酸性粘多糖。

这种粘多糖的结构单元属于葡萄糖的衍生物,其结构式如图1(b)。

透明质酸的分子量一般小于400万,当分子量高达300万后就因无可纺窗口而不具有可纺性了,失去了低分子量的透明质酸的可纺性。

图1 透明质酸。

(a)为透明质酸实物图;(b)为透明质酸结构式由于透明质酸的结构单元含有大量的羟基,这些羟基在透明质酸的分子间或者分子内形成氢键。

在氢键和分子间的各种作用力的共同作用下,透明质酸的空间结构是刚性的螺旋柱型。

除此之外,羟基具有极强的亲水性,亲水量可高达自重的1000倍以上;在分子间作用力作用下,羟基排布极其规整,取向相同,而在羟基取向的反方向上是整齐的碳链骨架的排列,碳链是难溶于水的,所以在碳链侧透明质酸具有憎水性。

由此,透明质酸具有亲水憎水的双重属性。

因为透明质酸这种独特的性质,它被广泛用于化妆品行业,并被公认为是高端的保水因子。

除此之外,透明质酸也被广泛用于医用行业。

透明质酸具有良好的生物相容性,其本身就是生物体的一部分。

目前,在眼科、关节疾病、外科手术、疾病诊断方面,透明质酸发挥着重要的作用[16]。

透明质酸无毒无害,并且易于降解,在食品加工工艺上也有所应用。

透明质酸目前主要采用组织提取法和微生物发酵法两种工艺进行生产。

目前,通用的方法主要是组织提取法,这种生产方法成本高,规模小。

在我国,大型的透明质酸生产厂家有山东福瑞达公司、山东东营东辰集团公司、上海聚源生物科技公司、广州申强化工有限公司、浙江瑞邦制药厂、江苏无锡柯兰精细化学制品厂、重庆团结生化制品有限公司、江苏吴江振兴生物制品厂、杭州嘉伟生物制品有限公司等,但他们采用的都是组织提取法。

在国外,目前能采用微生物发酵法的厂家大概只有三四家。

透明质酸的价格昂贵,化妆品级的透明质酸的市场价大约在1.3万/kg,而医用级的透明质酸的市场价大约在8万/kg,这也大大限制了透明质酸的应用。

5.2 聚环氧乙烯聚环氧乙烯(PEO , Polyethylene oxide)又称为聚环氧乙烷。

聚环氧乙烯是一种无毒的白色微颗粒状的固体,如图2(a)。

聚环氧乙烯易溶于水,也可溶于氯仿、二氯甲烷等良性有机溶剂中,在加热的情况下还可溶于苯、甲苯、四氢呋喃等。

聚环氧乙烯具有良好的抗热性,热解温度高达300℃。

除此之外,它还是良好的抗药剂和抗静电剂。

聚环氧乙烯的结构式如2(b)。

当其分子量小于2,5万时,其形态呈液态或者蜡状固体,这种形态的聚环氧乙烯实际上就是我们平时见的聚乙二醇(PEG ,Polyethylene glycols);当其分子量大于2.5万时,聚环氧乙烯呈白色固体状。

通常,人们把分子量大于10万的聚环氧乙烯称为高分子量聚环氧乙烯。

图2.2 聚环氧乙烯。

(a)聚环氧乙烯实物图;(b)聚环氧乙烯结构式聚环氧乙烯用途极广,在工业、食品、医药、消防等领域都有应用。

在工业领域,聚环氧乙烯常被用作水相减阻剂、凝聚剂、增稠剂、润滑剂、粘合剂、脱模剂、上浆剂、成型剂、润滑剂等。

由于聚环氧乙烯的无毒性,聚环氧乙烯在医药食品领域也有所应用。

6.展望静电纺丝技术因为其装置简单、成本低廉等仪器条件、可纺材料种类多等试剂条件、工艺可控的工艺条件,目前已经成为制备纳米纤维最常用的一种方法之一。

但是,目前静电纺丝制备纳米纤维的工业化不足、原理技术还有待完善、应用仍然单一。

以后研究的重点和热点将围绕着工业化、应用和原理技术展开。

另外,随着生物材料在新材料领域的新兴,静电纺丝制备纳米纤维作为细胞组织培养支架、人体植入替代组织、生物医用器械等方面也将逐步展开。

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