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静电纺丝结合3D打印:从想象到现实

静电纺丝结合3D打印:从想象到现实
静电纺丝结合3D打印:从想象到现实

电纺结合3D打印:从想象到现实3D打印技术兴起,电纺行业的研究者早已在把眼光投到如何将静电纺丝结合3D打印一起发展?这是值得科研工作者们思考的问题。

文/小柒

近些年,新闻、报纸上经常会看到一些关于3D打印的新闻:医院用3D打印定制出适合病人尺寸的器官模型;某创作团队制造出薄如纸片的LED灯;美国通用电气公司曾提出,50年内3D 打印技术将能够成功打印出一台航空发动机这一激动人心的宣言。3D打印技术也早已被认为是第三次工业革命的核心技术之一,它的迅猛发展让所有科研工作者感到振奋。

3D打印属于快速原型制造技术的一种,是一种以数字模型文件为基础,运用工程塑料或金属粉末等可黏合特性,通过逐层打印的方式来构造物体的快速成形技术。该技术能够简化产品制造程序,缩短产品研制周期,提高效率并降低成本可广泛应用于医疗、文化、国防、航天、汽车及金属制造等产业,被认为是近20年来制造领域的一个重大技术成果。根据打印技术原理以及所适用材料的不同,3D打印技术可分为激光熔覆成型技术(LCF)、熔融沉积快速成型技术(FDM)、选择性激光烧结技术(SLS)、立体光固化技术(SLA)、三维印刷成型(3DP)等。而这些传统的3D打印技术其能够打印的线材尺度目前只能到毫米级,所打印的成果产品表面有的还较粗糙,达不到最理想的效果,另外有的生物产品经过3D打印的高温烧结或熔融沉积会导致生物活性降低,限制了其应用,因此研究者开始把眼光投到更深层次的应用和技术上。于是我们熟悉的静电纺丝技术开始慢慢进入人们的想象。

在静电纺丝这个行业,当3D打印越来越受到人们重视,研究者开始思考如何将同样受到重视的静电纺丝与3D打印结合集成为一体,从而改变3D打印在尺寸上的缺陷,同样也使静电纺丝从单纯的膜、线、带这种二维结构扩大到三维结构,由此3D打印结合静电纺丝慢慢开始从研究者的想象中走出来,进入现实,一些技术开始得到应用。

3D生物打印技术是当前3D打印技术中最前沿、最受关注的领域之一。由于3D打印具有个性化特点,可广泛应用于生物医学,具体包括细胞打印,组织工程支架和植入物,牙科等。

虽然生物3D打印技术在制造生物可降解的三维结构方面,有着其他传统工艺不可比拟的优势,但是目前几种较成熟的3D打印工艺,如激光选择性烧结工艺、激光光固化工艺和三维打印中往往借助了高温烧结,喷洒黏结剂等辅助成形手段,会导致材料生物活性遭到破坏,这在很大程度上限制了这些方法在组织工程,生物医药等领域的应用。为此,基于3D打印原理的生物增量挤出成形技术,电纺丝技术先后被提出,并受到国内外学者的广泛关注。

3D打印软骨

澳大利亚昆士兰科技大学Dietmar W.Hutmacher教授团队在2015年4月的《Nature Communications》上发表了《Reinforcement of hydrogels using three-dimensionally printed microfibres》一文,文献中详细介绍了如何利用生物相容性材料更为有效地修复人体组织,尤其是关节软骨。由于软骨既要有一定的机械强度又有柔韧性,因此研究人员测试一种新的水凝胶和超细纤维支架合成材料,来可以改变此现状。在2011年《Advanced Materials》上其第一次公开制备该技术。

研究人员们使用了一种新的3D打印技术——熔体静电纺丝写入(melt electrospinning writing),这是一种使带电荷的聚合物熔体在静电场中形成射流来制备聚合物超细纤维的加工方法,该方法有助于提供用于细胞生长的空间,同时对细胞所需的机械刚性也有一定的帮助。最终打印出的结构不仅能够实现自然愈合,而且对促进新组织的生长有帮助。这项革命性的基于静电纺丝原理的3D打印技术,为生物医学研究人员打开了大门。

3D打印可吸收血管支架

近日,《physical chemistry chemical physics》(Phys.Chem.Chem.Phys.,2015,17,2996)发表了韩国机械和材料研究院Su A.Park教授《Characterization and preparation of bio-tubular scaffolds for fabricating artificial vascular grafts by combining electrospinning and a3D printing system》一文,文献中提到用天然高分子纳米纤维组成的人造血管移植到人体中以促进受损血管的恢复。然而,静电纺丝纳米纤维的生物相容性材料如壳聚糖都缺乏良好的机械性能。因此研究者的设计和制造分为两步,第一步采用静电纺丝技术制备壳聚糖和PCL共混纳米纤维支架,然后使用3D快速成型技术涂布PCL链,最终制备出人造血管。该所得的人造血管表现出优良的机械性能并且表明该方法可以用于血管重建。

上海大学快速制造工程中心在生物3D打印方面也有突破性进展。上海大学刘媛媛在2015年6月《Journal of Southeast University》发表题为《Composite bioabsorbable vascular stents via3D bio-printing and electrospinning for treating stenotic vessels》一文,文中设计了一种新型血管支架用于血管狭窄治疗。针对目前制备生物可吸收血管支架在装备和技术上的不足,提出了结合生物3D打印和静电纺丝制备复合生物可吸收血管支架的新方法。首先,用PPDO材料通过3D打印制备支架内层;然后配制壳聚糖和PVA混合溶液,通过静电纺丝制备支架外层,力学性能测试显示结合3D打印和静电纺丝制备的支架要好于仅采用普通支架。在支架上种植细胞试验表明,细胞在支架上有良好的粘附和增殖,所提出的复合成形工艺和方法,为后续构建可控载药支架提供了很好的思路。

3D打印服装

目前用3D打印技术打印的衣服质感较硬,无法做贴身的衣物。传统的静电纺丝,一般使用高压电源,泰勒锥与接收平台之间的距离比较大,纺丝之后成为一团,难以控制其有序堆叠。据了解,来自美国旧金山的团队将成型平台制作成衣架的形状,推出了全球第一个3D电动织布机Electroloom,利用他们的电纺原理自制机器,就可以实现自动生产聚酯纤维混棉的衣物。这台3D打印机的原理就是类似于静电纺丝,目前正在kickstarter上众筹,已经筹到8.5万美金。它的工作原理如下:

这套打印工序,由使用CAD软件设计的模板开始,将设计好的模板放入打印仓之后,混合的织物液态溶液就在里面电磁场的引导下,按照模板“浇铸”成型,这一过程称为“静电纺丝”。然后,打印机将混合在一起的纳米纤维均匀地涂织成型,凝结成一种无缝的面料。到目前,编者认为静电纺丝在3D打印柔性纤维材质衣服方面大有可为,通过改进静电纺丝装置,例如使用多个纺丝喷头,配置多种溶液同时纺丝,使用低压将纺丝喷头与成型平台之间的距离缩小,控制成型平台的精确运动,成型平台上增加阵列电路等方式,实现制作贴身穿的柔性衣物将指日可待。

从现有的这些3D打印结合静电纺丝的例子可以看出,当然要把这样的场景变为现实我们还有很长的路要走。但是,就目前而言,科学家们的研发速度堪称迅猛。静电纺丝3D打印机的问世指日可待,理想和现实看起来遥远,其实早已在每个科研人员的脚下。一起期待吧!

3D打印概念广,电纺已经在组织工程支架,储能,等领域发挥了其巨大的作用,但在各种形状的还是需要快速成型技术,所以3D打印技术的加入无疑会丰富电纺的应用空间,而反过来,如今的3D打印技术在尺寸细化问题上还不能得到很大突破,仅止于毫米尺度,电纺起码能解决了线材的尺寸问题。

编者查询了国内有关静电纺丝结合3D打印的专利,西安交通大学、上海大学和北京化工大学在这项技术上有如下几篇相关专利,据这些专利介绍,将静电纺丝技术和3D打印的成型控制技术结合到一起,可以有序的打印纤维等材质,精确可控,可多物料混合叠加,实现了三维立体模型可控式快速成型,而且可以使用的材料种类众多。在这里附上这些专利的简要,供大家思考。附:目前国内涉及静电纺丝结合3D打印的专利

1.一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法,西安交通大学,贺健康

公开号:CN103612391A

摘要:本发明公开了一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法,该方法将3D打印技术的分层制造原理与近场静电纺丝微小液滴或微纳纤维丝成形控制技术相结合,首先利用计算机设计零件模型,并对模型的轮廓数据和填充数据处理得到喷头与接收平台的相对运动数据;然后通过控制电压、接收距离、流速、温度、湿度等因素将材料液体制备成微纳液体流或微微纳纤维丝;并通过碰头与接收平台的相对移动实现微纳液体流或微纳纤维丝的有序堆积;通过分层制造,层层堆积进而实现了微纳米结构的成形制造;该发明可以实现微纳结构的多材料、低成本快速制造。

2.一种可用于3D打印的静电纺丝装置,北京化工大学,杨卫民,

公开号:CN104099675A

本发明公开了一种可用于3D打印的静电纺丝装置,主要包括球形高压电极、接收板、绝缘连接件、固定支架、机头、机头加热圈、微型螺杆、联轴器、步进电机、隔热垫片、堵头、纺丝喷头、纺丝喷头加热圈、接地电极、球形接地电极、工件和高压静电发生器等,工作时微型螺杆旋转,把熔体或者溶液输送到纺丝喷头处;纺丝喷头通过螺纹连接在机头上,球形接地电极半包裹在纺丝喷头下端,熔体或者溶液通过纺丝喷头下端的周向分布的豁口均匀地通过球形接地电极表面流到其下端。本发明中高压电极和接地电极同时采用球形电极的方式,避免了普通纺丝设备中针头或者

小孔易堵的缺陷,并且和尖端电极相比,减轻了尖端放电,使得其在同等距离下,可以有更强的电压强度。

3.一种京剧脸谱3D打印成型的方法,北京化工大学,阎华

公开号:CN103624985A

本发明公开一种京剧脸谱3D打印成型的方法,通过3D扫描仪对戏曲演员脸部进行扫描获取脸部特征点信息以建立对应的人脸三维立体模型,专业3D数据处理软件将该立体模型分解成若干层平面数据,再把粉末状金属或塑料等可黏合材料经3D打印机按平面数据烧结,层层累积后即打印出立体人脸模具;获得人脸模具后,在模具上均匀涂抹一层导电石墨并施加50kv的电压,利用静电纺丝装置制作一无纺布透明膜,再利用静电纺丝装置在透明膜上喷涂成脸谱状,使用时将喷涂好的京剧脸谱透明膜覆盖在面部,形成薄膜脸谱。该方法使京剧脸谱快速成型成为可能,节约劳力和物力,同时可以减少油彩对面部皮肤危害。

4.一种静电纺丝可控有序收集系统和方法,上海大学,刘媛媛,

公开号:CN104018238A

摘要:本发明涉及一种静电纺丝可控有序收集系统,包括供液挤出装置,承接部件,阵列针接收板,计算机控制系统和阵列针控制电路;所述供液挤出装置位于承接部件的上方,所述承接部件与阵列针接收板上的阵列针尖之间的距离按照需要调整;所述供液挤出装置的供料喷头连接电源的正极,所述阵列针接收板上每根针相互绝缘,分别与阵列针控制电路独立连接,并通过阵列针控制电路连接电源的负极;所述阵列针控制电路连接计算机控制系统,并通过计算机控制系统控制阵列针接收板上每根针与电源负极的通断。本发明可以得到任意形状的电纺丝结构,不受材料和工艺的限制。

来源:静电纺丝进展期刊

静电纺丝技术及其应用

静电纺丝技术及其应用 师奇松, 于建香, 顾克壮, 马春宝, 刘太奇 * (北京石油化工学院材料科学与工程系,北京102617) 摘 要:静电纺丝是一种新技术,它可制备出直径为纳米级的丝,最小直径可至1纳米。介绍了电纺丝制备原理、设备、影响纤维性能的主要工艺参数,综述了静电纺丝技术应用的最新进展,如制备长度无限可控的微米 纳米管子、超净纳米过滤材料等。关键词:纳米材料;纳米纤维;静电纺丝;应用中图分类号:TS 102.5 文献标识码:A 文章编号:0367-6358(2005)05-313-04 Electrospinning Technique and Its Application SHI Q-i song, YU Jian -xiang, GU Ke -zhuang, MA Chun -bao, LI U Ta-i qi * (De partment of Mate rial Scie nce and Enginee ring ,Be ijing Inst itute o f Petro -c he mic al Tec hnology ,Bei j ing 102617,China) Abstract :Electrospinning is a new technique,which can be used to prepare nanofibers with a diameter down to 1nm.In this paper,the theory of electrospinning technique,the equipments for preparing a electrospun fiber and the technological parameters affecting the properties of electrospun fibers were introduced.The new development of the applications of electrospinning technique,such as the preparation of micro nano tubes with controlled lengths and super -purification filtering materials,was reviewed. Key words :nanometer material;nanofiber;electrospinning;application 收稿日期:2003-11-14;修回日期:2004-01-12 基金项目:北京市组织部优秀人才启动经费(BZ00172002),北京市人事局留学人员科技活动择优资助项目(BR -016002)作者简介:师奇松(1977~),女,讲师,主要从事纳米纤维、相变材料的研究。E -mail:liutaiqi@https://www.doczj.com/doc/fe3058101.html,. 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。纳米纤维有以下几种制备方法:静电纺丝法、海岛形双组分复合纺丝法、分子喷丝板纺丝法、聚合过程中直接制造直径纳米纤维,以及采用直接纺丝或后整理方法将纳米粉体材料与纤维复合,制备纳米纤维的方法 [1-3] 。 1 静电纺丝技术 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500nm 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1nm 。1.1 静电纺丝的成形工艺 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。图1是静电纺丝装置示意图。如图所示,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,将产生一个向外的力,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

3D打印技术学习心得

“3D打印与激光再制造技术”学习心得 张向军 一、对3D打印技术的基本认知 3D打印就是将计算机中设计的三维模型分层,得到许多二维平面图形,再利用各种材质的粉末或熔融的塑料或其它材料逐层打印这些二维图形,堆叠成为三维实体。作为3D打印技术包括了三维模型的建模、机械及其自动控制(机电一体化)、模型分层并转化为打印指令代码软件等技术。 不远的将来,我们完全可以用电脑把自己想要的东西设计出来,然后进行三维打印,就像我们现在可以在线编辑文档一样。通过电子设计文件或设计蓝图,3D打印技术将会把数字信息转化为实体物品。当然,这还不是3D打印的全部,3D打印最具魔力的地方是,它将给材料科学、生物科学带来翻天覆地的变化,最终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。 3D打印最直接的效益,就是对材料行业的拉动,随着3D产业规模的扩大,必将推动材料行业的不断变革。 3D打印机本是一种相对粗陋的机器,从工厂诞生,然后走进了家庭、企业、学校、厨房、医院、甚至时尚T台。但是一旦将3D打印机与当今发达的数字技术相结合,奇迹就发生了。再加上互联网的普及以及微小而成本低廉的电子电路的广泛使用,在材料科学和生物技术取得日新月异进步的今天,3D打印应用前景简直令人不可想象! 二、3D打印的应用前景 有了3D激光扫描仪,我们可以从市场上采购造型优美的后配重成品,采用逆向工程技术进行3D扫描后,适当修型再转化为3D图纸为我所用。修改后配重也可用3D打印机做出样品,这种3D模型外观上、结构上与设计实体完全一致,

非常直观。 三、3D打印技术应用的局限性 3D打印结合了智能制造技术、自动控制技术和新材料技术,确实具备了引领第三次工业革命的有利条件,但是3D打印技术的大规模工业化应用还存在诸多限制。首先3D打印的材料品种单一,价格也过于昂贵,用于打印样品则可,用于批量生产则经济上决不可行。其次从效率上来说,采用3D打印技术工艺生产一个零件还是过于浪费时间了。其三,3D打印零部件的内在质量可靠性仍然存疑。采用金属粉末加上激光烧结和激光熔覆技术打印的零部件,其内在金属结构与采用现代冶金技术生产的零部件,在组织的致密性、结合的紧密性方面差距很大,影响3D打印零部件的结构强度。因此3D打印技术现阶段真正的实际应用,仅仅在产品研发过程的样品制造、工业生产中的砂型制造、生物医学上的器官仿生等方面较为成熟。那些3D技术打印的裙子、鞋子不过是艺术家自娱自乐的哗众取宠罢了。至于劳心费力的捣鼓出一个3D打印的水果,除了追求标新立异之外没有任何现实意义! 四、对我国发展3D产业技术的几点思考 3D技术产业化发展有其局限性,存在诸多急需突破的技术瓶颈,能否真正引领第三次工业革命浪潮尚无定论。但3D 打印毕竟是代表制造技术发展方向的前沿技术,从国家层面还是要提前谋划、提前布局、紧密跟踪。首先,要从小学阶段开始在学校普及3D打印知识教育,让孩子们从小接触3D打印技术,有利于培养他们的动手能力和创新精神。桌面级3D打印机价格已经非常便宜,完全具备全面推广条件。其次,着力培养大型3D打印和扫描技术企业,组建3D产业技术国家队,壮大企业实力,参与国际竞争。目前我国3D制造企业规模偏小,实力不强,大多数在破产的边缘苦苦挣扎,很难与国外的大公司展开真正意义上的

静电纺丝技术的研究

TiO2纳米纤维薄膜的制备及其光催化研究杭州师范大学材料与化学化工学院应化081班 应用化学专业林洁指导老师:叶映雪 摘要二氧化钛是对光催化非常有用的最好半导体光催化剂中的一种。在这篇文献中,我们通过快速淬灭的静电纺丝处理过程来制备二氧化钛纳米纤维薄膜。制备的薄膜由连续的并且多孔的锐钛矿二氧化钛纳米纤维组成,该纳米纤维的直径大小为60-115nm。同时,我们得到了一种最佳的淬灭方法。光催化测量研究表明,锐钛矿TiO2纳米纤维薄膜的光催化效率为72%,这远远高于锐钛矿TiO2薄膜的光催化效率(44%)。我们认为,大的而且特殊的表面积大大地提高了光催化反应性能,同时,较好的形状保留特性使其具有了很好的恢复性和实用性能。在这里,我们将讨论其对环境净化的潜在应用。 关键词纤维技术静电纺丝纳米材料纳米纤维光催化活性 1.引言 由于二氧化钛具有很高的光活性、久耐光性、化学和生物惰性、机械稳固性和价格低廉等优点,其过去常常被认为是可作为光催化[1]的最好半导体光催化剂中的一种。由于光催化反应主要发生在催化剂的表面,高的表面积和体积比对于增加分解速率具有非常重要的意义。TiO2纳米粒子和纳米晶状薄膜已经展示了非常高的光催化活性[2,3]。就这些形式的TiO2而言,虽然已经取得了很大进展,但是纳米粉末具有很低的恢复性和回收利用性限制,纳米薄膜具有很小的接触面积,故此将其用于商业用途还存在着很大瓶颈。纳米纤维有望解决这些问题,因为其结合了纳米粉末和薄膜两者的特点,如连续性和容易制备成多孔透气的纳米纤维薄膜,同时又是由纳米晶体构成的[4]。然而,据我们所知,先前的研究主要聚焦于利用静电纺丝制备技术制备TiO2纳米纤维[5,6],虽然在250nm TiO2纤维[16]方面已经做了很多工作,但是对于直径小于100nm的TiO2纳米纤维的光催化性质却只有非常少的经验研究。 制备TiO2纳米粉末[7,8]\、纳米管[9]和纳米线[10]的方法有很多种,但是用于制备TiO2纳米纤维却仅仅只有几种,如静电纺丝技术[5]\、水热法[11]等等。其中,静电纺丝技术可用于制备直径从几十到几百纳米[12]连续变化的纤维方面,而且已经成为了一种成熟的方法,从而很容易得到用于水净化的多孔透水纳米纤维薄膜。 在这篇文献中,通过使用快速淬灭过程的静电纺丝处理技术以制备TiO2纳米纤维纤维

3D打印技术学习心得

“3D打印与激光再制造技术”学习心得 一、对3D打印技术的基本认知 3D打印就是将计算机中设计的三维模型分层,得到许多二维平面图形,再利用各种材质的粉末或熔融的塑料或其它材料逐层打印这些二维图形,堆叠成为三维实体。作为3D打印技术包括了三维模型的建模、机械及其自动控制(机电一体化)、模型分层并转化为打印指令代码软件等技术。 不远的将来,我们完全可以用电脑把自己想要的东西设计出来,然后进行三维打印,就像我们现在可以在线编辑文档一样。通过电子设计文件或设计蓝图,3D打印技术将会把数字信息转化为实体物品。当然,这还不是3D打印的全部,3D打印最具魔力的地方是,它将给材料科学、生物科学带来翻天覆地的变化,最终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。 3D打印最直接的效益,就是对材料行业的拉动,随着3D产业规模的扩大,必将推动材料行业的不断变革。 3D打印机本是一种相对粗陋的机器,从工厂诞生,然后走进了家庭、企业、学校、厨房、医院、甚至时尚T台。但是一旦将3D打印机与当今发达的数字技术相结合,奇迹就发生了。再加上互联网的普及以及微小而成本低廉的电子电路的广泛使用,在材料科学和生物技术取得日新月异进步的今天,3D打印应用前景简直令人不可想象! 二、3D打印在我公司的应用前景 我们*****公司是一家叉车制造企业,每年都会进行不间断的新产

品研发。在这个过程中,3D扫描和3D打印技术有着良好的应用前景。譬如叉车的后配重由众多复杂曲面连接而成,设计上极为困难。有了3D激光扫描仪,我们可以从市场上采购造型优美的后配重成品,采用逆向工程技术进行3D扫描后,适当修型再转化为3D图纸为我所用。修改后配重也可用3D打印机做出样品,供领导决策时使用。这种3D模型外观上、结构上与设计实体完全一致,非常直观,有助于公司领导快速决策。因此3D打印技术的成功应用,必将加快我公司产品研发进度,缩短产品研发周期,提高市场响应能力! 三、3D打印技术应用的局限性 3D打印结合了智能制造技术、自动控制技术和新材料技术,确实具备了引领第三次工业革命的有利条件,但是3D打印技术的大规模工业化应用还存在诸多限制。首先3D打印的材料品种单一,价格也过于昂贵,用于打印样品则可,用于批量生产则经济上决不可行;其次从效率上来说,采用3D打印技术工艺生产一个零件还是过于浪费时间了;其三,3D打印零部件的内在质量可靠性仍然存疑。采用金属粉末加上激光烧结和激光熔覆技术打印的零部件,其内在金属结构与采用现代冶金技术生产的零部件,在组织的致密性、结合的紧密性方面差距很大,影响3D打印零部件的结构强度。因此3D打印技术现阶段真正的实际应用,仅仅在产品研发过程的样品制造、工业生产中的砂型制造、生物医学上的器官仿生等方面较为成熟。那些3D 技术打印的裙子、鞋子不过是艺术家自娱自乐的哗众取宠罢了。至于劳心费力的捣鼓出一个3D打印的水果,除了追求标新立异之外没有

静电纺丝技术及其应用

静电纺丝技术及其应用 师奇松, 于建香, 顾克壮, 马春宝, 刘太奇 3 (北京石油化工学院材料科学与工程系,北京102617) 摘 要:静电纺丝是一种新技术,它可制备出直径为纳米级的丝,最小直径可至1纳米。介绍了电 纺丝制备原理、设备、影响纤维性能的主要工艺参数,综述了静电纺丝技术应用的最新进展,如制备长度无限可控的微米Π纳米管子、超净纳米过滤材料等。关键词:纳米材料;纳米纤维;静电纺丝;应用中图分类号:TS 102.5 文献标识码:A 文章编号:036726358(2005)052313204 Electrospinning T echnique and Its Application SHI Qi 2s ong , Y U Jian 2xiang , G U K e 2zhuang , MA Chun 2bao , LI U T ai 2qi 3 (Department o f Material Science and Engineering ,Beijing Institute o f Petro 2chemical Technology ,Beijing 102617,China ) Abstract :E lectrospinning is a new technique ,which can be used to prepare nanofibers with a diameter down to 1nm.In this paper ,the theory of electrospinning technique ,the equipments for preparing a electrospun fiber and the technological parameters affecting the properties of electrospun fibers were introduced.The new development of the applications of electrospinning technique ,such as the preparation of micro Πnano tubes with controlled lengths and super 2purification filtering materials ,was reviewed. K ey w ords :nanometer material ;nanofiber ;electrospinning ;application 收稿日期:2003211214;修回日期:2004201212 基金项目:北京市组织部优秀人才启动经费(BZ 00172002),北京市人事局留学人员科技活动择优资助项目(BR 2016002)作者简介:师奇松(1977~),女,讲师,主要从事纳米纤维、相变材料的研究。E 2mail :liutaiqi @https://www.doczj.com/doc/fe3058101.html,. 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。纳米纤维有以下几种制备方法:静电纺丝法、海岛形双组分复合纺丝法、分子喷丝板纺丝法、聚合过程中直接制造直径纳米纤维,以及采用直接纺丝或后整理方法将纳米粉体材料与纤维复合,制备纳米纤维的 方法[1-3] 。1 静电纺丝技术 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500nm 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1nm 。1.1 静电纺丝的成形工艺 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。图1是静电纺丝装置示意图。如图所示,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,将产生一个向外的力,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T aylor 锥。当电场力

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 1934 Fo 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] 1966 S 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] 1981 L arrondo等对聚乙烯和聚丙烯进行了熔 融静电纺丝的研究[3] 1995 R eneker研究组开始对静电纺丝进行研 究。静电纺丝迅速发展[4] 1999 Fong等对静电纺丝纳米纤维串珠现象及 微观结构作了研究[5~6] 2000 Spivak等首次采用流体动力学描述静电 纺丝过程,并且提出了静电纺丝的工艺 参数。R eneker等研究了静电纺丝过程 的不稳定性[7~8] 2003 全面系统地研究静电纺丝超细纤维微观 形貌的影响因素、表征、过程参数的改 进,以及静电纺丝制取纳米纤维后通过 煅烧制备无机氧化物超细纤维等 2004~2006 开发静电纺纳米纤维的原料。多组分聚 合物的静电纺丝。静电纺丝和其他方法 结合开发新型纳米纤维。捷克利贝雷茨 技术大学与爱勒马可(EL M ARCO)公司 合作生产的纳米纤维纺丝机 纳米蜘蛛 问世 机[9],主要用于静电纺丝的基础研究。 2.2 喷丝头与收集板水平排布的静电纺丝机 喷丝头与收集板水平排布的静电纺丝机(卧

3D打印的十大优势

3D打印将精准的数字技术、工厂的可重复性和工匠的设计自由结合在一起,解放了人类创造东西的能力。本文是对当下3D打印技术带来便利的总结,节选自中信出版社《3D打印:从想象到现实》一书。 大多数人第一次听到3D打印时,他们就想到了那些老式的、常见的桌面打印机。喷墨打印机和3D打印机最大的区别是维度问题,桌面打印机是二维打印的,在平面纸张上喷涂彩色墨水,而3D 打印机可以制造拿在手上的三维物体。3D打印机依据计算机指令,通过层层堆积原材料制造产品。在人类历史的大部分时间里,我们通过切割原料或通过模具成型制造新的实体物品。 3D打印的技术名称是“增材制造”,这是对实际打印过程比较贴切的描述。3D打印独特的制造技术让我们能够生产前所未有的各种形状的物品。3D打印不是一种新技术,3D打印机已在制造机加工车间默默地工作了几十年。在过去的几年里,由于受到计算能力、新型设计软件、新材料、创新推动及互联网进步的推动,3D打印技术发展迅速。 计算机在3D打印过程中发挥关键作用,没有计算机发出的指令,3D打印机就会瘫痪。3D打印机正常运作的前提是要输入一个设计好的电子蓝图或设计文件,它们负责告诉3D打印机在哪里放置原材料。事实上,没有连接计算机及设计文件的3D打印机是没有用处的,就像没有存储音乐的iPod。 3D打印过程如下:3D打印机在设计文件指令的导引下,先喷出固体粉末或熔融的液态材料,使其固化为一个特殊的平面薄层。第一层固化后,3D打印机打印头返回,在第一层外部形成另一薄层。第二层固化后,打印头再次返回,并在第二层外部形成另一薄层。如此往复,最终薄层累积成为三维物体。 3D打印机不像传统制造机器那样通过切割或模具塑造制造物品。通过层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对于要求具有精确的内部凹陷或互锁部分的形状设计,3D打印机是首选的加工设备,它可以将这样的设计在实体世界中实现。 3D打印的十大优势 来自各个行业、具有不同背景和专业技术 水平的人用类似的方式描述,3D打印帮助他 们减少主要成本、时间和复杂性障碍。 优势1:制造复杂物品不增加成本。就传 统制造而言,物体形状越复杂,制造成本越高。 对3D打印机而言,制造形状复杂的物品成本 不增加,制造一个华丽的形状复杂的物品并不 比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能 或成本。制造复杂物品而不增加成本将打破传 统的定价模式,并改变我们计算制造成本的方 式。 优势2:产品多样化不增加成本。一台3D打印机可以打印许多形状,它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少,做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本,一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。

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。带电后的聚合物射流经过不稳定拉伸过程,

静电纺丝法简介

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 硕士生课程论文 题目静电纺丝法简介 学生姓名张辉华 学号133511018 指导教师秦毅红 学院冶金与环境学院专业冶金工程 完成时间2014.5.27

静电纺丝法简介 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,作为一种新颖的纳米纤维制备方法,具有许多一般纳米纤维制备法没有的优点,在国内外一直引起广泛的关注。本文主要是介绍了静电纺丝的基本原理以及研究重点,同时简要地介绍了此方法在电池材料一起其他材料上的应用。 前言 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。静电纺丝技术在1934年首先由Formhals[1]提出, 随后的相当长一段时间又有多项专利出现。近年来,随着纳米材料研究的兴起,人们发现由电纺制得的纤维的直径可以达到纳米级,使得这种技术重新受到重视并出现了大量的文献[2]。目前, 主要是从事材料、化工和高分子领域的科学家在研究静电纺丝。 1 静电纺丝实验装置与基本原理 1.1 电纺过程 所需设备高压电源,溶液储存装置,喷射装置( 如内径 1 mm 的毛细管) 和收集装置( 如金属平板、铝箔等) 。图1为传统的单纺装置。 图1 经典的静电纺丝装置示意图

高压静电场(一般在几千到几万伏) 在毛细喷丝头和接地极间瞬时产生一个电位差,使毛细管内聚合物溶液或者熔融体(一般为非牛顿流体) 克服自身的表面张力和粘弹性力,在喷丝头末断呈现半球状的液滴。随着电场强度增加,液滴被拉成圆锥状即Taylor锥。当电场强度超过一临界值后,将克服液滴的表面张力形成射流(一般流速数m/s),在电场中进一步加速,直径减小,拉伸成一直线至一定距离后弯曲,进而循环或者循螺旋形路径行走,伴随溶剂挥发或熔融体冷却固化,终落在收集板上形成纤维,直径一般在几十纳米到几微米之间。 除去传统的单纺丝还有其他的一些纺丝方式,如同轴静电纺丝,共轴复合纺丝就是将两种不同聚合物溶液预先不经混合, 而是各自在电场力的驱动下共轴 喷射经过同一个毛细管或注射器针头出口,得到连续的复合纤维的方法,该纤维具有核-壳结构。共轴复合纺丝设备如图2(a)所示,核-壳结构纤维如图2(b)所示。 图2 同轴纺丝和复合纤维形貌 同轴纺丝能直接接一步制备复合微/纳米线,可以制备医用复合纳米线、空心纳米管,这种方法制备出来的材料品质要明显优于涂覆法制备的材料。此外可以将碳纳米管与挥发性溶剂混合液用作内纺液, 将聚合物溶液用作外纺液, 利用溶剂的挥发性就可以携带碳纳米管渗透到外层聚合物中, 形成连续的碳纳米管增强 的复合纳米纤维。

3D打印技术学习心得

3D打印与激光再制造技术”学习心得 向军 一、对3D打印技术的基本认知 D打印就是将计算机中设计的三维模型分层,得到许多二维平面图形,再利用各种材质的粉末或熔融的塑料或其它材料逐层打印这些二维图形,堆叠成为三维实体。作为3D打印技术包括了三维模型的建模、机械及其自动控制(机电一体化)、模型分层并转化为打印指令代码软件等技术。 远的将来,我们完全可以用电脑把自己想要的东西设计出来,然后进行三维打印,就像我们现在可以在线编辑文档一样。通过电子设计文件或设计蓝图,3D打印技术将会把数字信息转化为实体物品。当然,这还不是3D打印的全部,3D打印最具魔力的地方是,它将给材料科学、生物科学带来翻天覆地的变化,最终的结果是科学技术和创新呈现爆发式的变革。 D打印最直接的效益,就是对材料行业的拉动,随着3D产业规模的扩大,必将推动材料行业的不断变革。

D打印机本是一种相对粗陋的机器,从工厂诞生,然后走进了家庭、企业、学校、厨房、医院、甚至时尚T台。但是一旦将3D打印机与当今发达的数字技术相结合,奇迹就发生了。再加上互联网的普及以及微小而成本低廉的电子电路的广泛使用,在材料科学和生物技术取得日新月异进步的今天,3D打印应用前景简直令人不可想象! 二、3D打印的应用前景 了3D激光扫描仪,我们可以从市场上采购造型优美的后配重成品,采用逆向工程技术进行3D扫描后,适当修型再转化为3D图纸为我所用。修改后配重也可用3D打印机做出样品,这种3D模型外观上、结构上与设计实体完全一致,非常直观。 三、3D打印技术应用的局限性 D打印结合了智能制造技术、自动控制技术和新材料技术,确实具备了引领第三次工业革命的有利条件,但是3D打印技术的大规模工业化应用还存在诸多限制。首先3D打印的材料品种单一,价格也过于昂贵,用于打印样品则可,用于批量生产则经济上决不可行;其次从效率上来说,采用3D打印技术工艺生产一个零件还是过于浪费时间了;其三,3D打印零部件的内在质量可靠性仍然存疑。采用金属粉末加上激光烧结和激光熔覆技术打印的零部件,其内在金属结构与采用现代冶金技术生产的零部件,在组织的致密性、结合的紧密性方面差距很大,影响3D打印零部件的结构强度。因此3D打印技术现阶

医学领域的静电纺丝技术

近年来,由于疾病、人口老龄化、意外事故等造成大量的人体器官和组织的损坏和功能缺失,如何实现人体组织和器官的快速修复和重建以及治疗药物在人体内的可控释放已成为生物医学研究领域面临的重要问题。 要使缺损的组织和器官得以修复和重建,其过程是构建有生物活性的细胞支架材料,这种支架可以载有生长因子或本体细胞,植入体内后支架材料逐渐被分解和吸收的同时,细胞增殖并形成新的组织,从而修复缺损组织替代器官,支架材料或作为一种体外装置,暂时替代器官功能,达到提高生命质量,延长生命的目的。 自20世纪60 年代以来,对于药物控制释放体系的研究,受到研究者的广泛关注。与传统给药模式相比药物控制释放具有显著的优点,除提高药物治疗的准确性、有效性、安全性外,还明显降低了药物的生产成本和不良反应,药物控制释放材料的研究得到迅速发展,其中制备性能优良的药物载体已成为药物控制释放技术的研究热点。 由于高分子材料的化学组成、加工工艺和性能易于调控,在一定尺度上通过调控聚合过程或加工工艺,可易于改变或调节材料的物化性能,因此把组织工程学和药物控制释放原理与高分子材料结合起来,合成具有生物相容性和刺激响应性的生物功能材料,具有重大的科学意义和广阔的应用前景。

静电纺丝作为一种简单、有效、方便而经济的高分子材料加工技术,其技术核心是将具有一定粘度且带有电荷的高分子熔体或溶液在高压静电场中喷射、拉伸细化、劈裂,终固化成微纳米级纤维状物质的过程。 静电纺聚合物纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、良好的三维结构和各向同性的力学性能等优点,能够满足组织工程中细胞支架和药物控释载体在比表面积、多孔结构和力学性能等方面的要求,而且具有纤维孔隙结构的支架材料与细胞增殖有良好的适配性,可有效模拟细胞外基质环境,同时比膜状材料更有利于细胞粘附。 国内纳米纤维和静电纺丝技术正在蓬勃发展,科研发文数量一直位居全球首位。近年来,电纺纤维及其纤维膜由于高的比表面积,高的孔隙率以及形貌可控等优点在伤口愈合方面引起了很多关注,电纺纤维膜一方面能够物理隔绝病毒和细菌,又能够透气保湿,给伤口营造一个良好的愈合环境。 另一方面,电纺纤维的直径以及纤维膜的孔径与细胞外基质的尺寸相仿,能够促进细胞生长,加速伤口愈合速度,减少疤痕产生,因此在创伤敷料方面有独特的优势。 但大多数电纺敷料通常是经过先制备再应用的过程,容易对伤口造成二次创伤。原位电纺目前是一种较为理想制备及应用电纺敷料的方法。便携式手持静电

静电纺丝技术研究及纳米纤维的应用前景..

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。

3D打印技术发言稿

3D打印及其教育初探 3D打印技术是一种新型的快速成型技术,是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”,将对社会多个行业和领域带来深刻影响.3D打印的未来发展将使大规模的个性化制作与生产成为可能,在工业设计、建筑、航空航天、医学、教育等领域具有广阔的应用空间。随着3D打印技术的发展,3D打印在教育领域中的应用受到研究者的关注,一些国家和组织也开始对3D打印的教育应用进行探索。3D打印是未来几年值得关注的新技术,将带来教学、学习和研究领域的创新。如何有效地将其应用到学习领域,为用户提供学习支持,还有待深入研究。 3D打印的原理:3D打印,又称三维打印,是一种快速成型技术,为用户提供了新的设计、创作和制作方法。将3D打印技术引进到课题教学中,可以培养学生们的技能,并激发他们对工程、设计、制造和科学相关课程的兴趣,促进学生协作完成一系列的设计和制作方案,可以帮助他们解决在未来设计和工程方面的挑战。 3D打印教育优势分析 1.3D打印机在动手和动脑的学习中发挥着重要作用 学习者使用3D打印机打印物体获得直观的经验;应用建模软件制作3D打印模型可以获得设计的经验。这些具体经验对学习者的学习提供了直接的感性认识。3D打印作品通过演示和展览等方式,是学习者在学习过程中的深度参与,从而改善教学效果。3D打印将抽象概念和设计引入现实世界,对教学内容中的某些抽象概念或科学过程进行可视化展现,能够更好地发挥“抽象的经验”在学习中的作用,使学习者获得更多的认知体验,提高思维能力。因此,3D打印能够

较好地帮助学习者获取学习经验和认知体验,促进学习者立体化地获取和理解知识,拓展创造性思维,从而提高学习效果。 2.激发学习者的学习积极性 3D打印将激发学生DIY的兴趣,通过3D打印机学生的构思转变为真实的立体彩色模型,将抽象概念和设计带入现实世界,使学习更加生动。3D打印为学习活动开辟了新的空间,学习者可以从设计、制作、展示、参与等角度融人到学习过程中,有效地激发学生实践的积极性,提高学习热情。 3.培养学习者的创新性和创造力 3D打印开发了学生的想象力,将他们的创造变成实物,这是一种重要的学习体验。在实践学习活动过程中,学习者的动手能力、设计能力和思维能力等得到全面发展和提高,这是推动学习者创新精神和创造能力发展的重要环节,对创新型人才的培养具有积极意义。 对未来3D打印教育发展的思考 1.3D打印的普及与推广当前,大多数3D打印机价格还相对昂贵,虽然已经有一些项目积极地推进3D打印机的教育应用,但在整体上,3D打印机在学校的普及还需要个过程。同时,我国在3D打印技术的培训与推广方面,与其他国家相比还有差距,需要进一步推动新技术的学习,这需要教育行政部门、企业和学校共同努力。 2.对教师的要求 教师在3D打印的教育应用中起着重要作用。一方面,教师自身是3D打印的使用者,可以通过3D打印制作个性化的教学模型;另一方面,教师要进行3D打印课程应用的教学设计,帮助和引导学生展开学习活动。因此,这将对教

静电纺丝纳米纤维膜在过滤领域的应用研究

建设科技 ∣ 81部品技术与应用 建设科技CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY 2018年11月上 总第371 期1 前言 随着现代化进程的加快,污染问题也越来越严重。 空气中漂浮的颗粒物浓度超标,由此形成的雾霾天气不 仅影响人们的生活,更是严重危害人民的身心健康;水 资源的匮乏也使得污水处理问题引起人们的极大关注。 因此,开发出有效拦截污染物的过滤材料是全世界共同 的目标。静电纺制备的纤维直径可达到微纳米级,且纤 维直径在一定的程度上可以进行有效调控,大到几微米 小到几十纳米。静电纺丝纳米纤维因其优良的性能被引静电纺丝纳米纤维膜在过滤领域的应用研究 方梦珍1 张弘楠1 覃小红1 匡宁2 (1.东华大学纺织学院,上海 201620;2.中材科技股份有限公司,江苏南京 210012) [摘要]静电纺丝纳米纤维膜具有很高的比表面积、孔隙率和通透性,在多个领域都有着不可替代的作用,尤其是过滤领域。本文简要介绍了近年来国内外静电纺丝纳米纤维膜在空气过滤和液体过滤领域中的研究进展。项目团队在功能型纳米纤维过滤材料研究及产业化方面取得的研究成果,展望了未来在被动式建筑室内空气质量提升方面的应用趋势。 [关键词]静电纺丝;纳米纤维膜;空气过滤;液体过滤;被动式建筑 Progress in Application of Electrospun Nanofibrous Membranes for Filtration Fang Mengzhen 1, Zhang Hongnan 1, Qin Xiaohong 1, Kuang Ning 2 (1.College of Textile of Donghua University, Shanghai, 201620; 2.Sinoma Science & Technology Co., Ltd., Nanjing, 210012, Jiangsu) Abstract : Electrospun nanofibrous membranes enjoy high specific surface area, porosity and permeability, and have an irreplaceable role in many fields, especially in the field of filtration. This review briefly summarizes the progress on application of electrospun nanofibrous membranes in the field of air filtration and liquid filtration in recent years as well as the achievements of the project team in the research and industrialization of functional nanofiber filtration materials. The application trend to improve indoor air quality in passive buildings in the future is prospected. Keywords : Electrospun, nanofibrous membrane, air filtration, liquid filtration, passive buildings 入过滤领域,表现出极大的优势。2 静电纺丝的发展静电纺丝即高分子流体在电场下受到静电力而拉伸成丝的过程,最终固化形成纤维。其最早可以追溯到18世纪中,一种牛顿流体的静电雾化。但是真正被世人认可的静电纺丝的开端是1934年Formhals 申请的关于纺丝装置的专利[1-3],这是首次利用高压静电制备纤维的装置,其专利详细描述了高分子溶液如何在高压DOI: 10.16116/https://www.doczj.com/doc/fe3058101.html,ki.jskj.2018.21.014

3d打印调研报告

3d打印调研报告 3D打印,即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金 属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印的调研报告要 怎么写呢?下面是学识网小编给大家带来的3d打印调研报告,欢迎阅读! 近日,全球领先的在线3D打印服务平台之一Sculpteo公司,对来自16个垂直市场 的1118名对象进行了问卷调查,编制出了一份全面、深入的调查报告《3D打印现状(State of 3D Printing)》的报告,并于近期发表。报告结果显示,几乎所有的参与者都认为,3D打印是一个成长性的行业。 Sculpteo说,他们的调查首次从大量的国际性企业样本中直接获得数据。而且根据反馈结果显示,压倒性的反馈称他们打算增加对3D打印服务和技术方面的支出。根据该报告,44%的受访者表示,他们对3D打印的支出至少增加50%,而68%的受访者打算在明年增加对3D打印的整体支出。 这些数字清楚地显示,从航空工业、消费电子产品到食品加工业,似乎都准备在各自 的商业模式中扩大3D打印的应用。在工商部门中,显示出最具成长性的是3D打印在快 速原型和创造的概念证明方面的应用。不过,医疗保健、航空航天、教育等都有望看到 3D打印支出的显著增加。甚至传统上离3D打印比较远的零售、食品加工和能源生产预 计都会增加这方面的支出。 这项研究还展示了,对于使用3D打印技术和服务的企业而言,哪些领域似乎是最重 要的。32%的受访者把快速成型列为了第一优先;28%的企业也在寻求将其用于个性化定制的终端产品;13%的受访者希望3D打印能够提高生产的灵活性。其他值得注意的重点包括降低模具投资(10%)、优化演示费用(10%)、改善备件管理(4%)等。 这份报告还显示,有19%的受访企业把增加可用的3D打印设备作为今后5年内的优先考虑事项,而只有13%的受访企业把它列为今年的优先考虑事项。16%的受访者认为今后5年内提高生产灵活性重要,而6%的受访者更为看重备件管理。 接受调查的受访者中有53%称,材料和设备的价格是他们考虑使用或者接受增材制造和3D打印技术非常重要的因素。同时在确定采用或扩大3D打印技术的应用范围时,高 达60%的人认为3D打印机性能、稳定性和打印能力是非常重要的因素。

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