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静电纺丝技术静电纺丝技术是利用高压静电作用使聚合物溶液或熔体带电并发生形变，在喷头末端处形成悬垂的锥状液滴，当液滴表面静电斥力大于其表面张力时，液滴表面就会喷射出高速飞行的射流，并在较短的时间内经电场力拉伸、溶剂挥发、聚合物固化形成纤维。
所获得的静电纺纤维直径小、比表面积大，同时纤维膜还具有孔径小、孔隙率高、孔道连通性好等优势，在过滤、传感、医疗卫生以及自清洁等领域具有广泛的应用。
1静电纺丝的起源与发展静电纺丝起源于200多年前人们对静电雾化过程的研究。
1745年，Bose通过对毛细管末端的水表面施加高电势，发现其表面将会有微细射流喷出，从而形成高度分散的气溶胶，并得出该现象是由液体表面的机械压力与电场力失衡所引起的。
1882年，Rayleigh指出当带电液滴表面的电荷斥力超过其表面张力时，就会在其表面形成微小的射流，并对该现象进行理论分析总结，得到射流形成的临界条件。
1902年，Cooley与Morton申请了第一个利用电荷对不同挥发性液体进行分散的专利。
随后Zeleny研究了毛细管端口处液体在高压静电作用下的分裂现象，通过观察总结出几种不同的射流形成模型，认为当液滴内压力与外界施加压力相等时，液滴将处于不稳定状态。
基于上述的基础研究，1929年，Hagiwara公开了一种以人造蚕丝胶体溶液为原料，通过高压静电制备人造蚕丝的专利。
1934年，Formhals设计了一种利用静电斥力来生产聚合物纤维的装置并申请了专利，该专利首次详细介绍了聚合物在高压电场作用下形成射流的原因，这被认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。
从此，静电纺丝技术成为了一种制备超细纤维的有效可行方法。
1966年，Simons发明了一种生产静电纺纤维的装置，获得了具有不同堆积形态的纤维膜。
20世纪60年代，Taylor在研究电场力诱导液滴分裂的过程中发现，随着电压升高，带电液体会在毛细管末端逐渐形成一个半球形状的悬垂液滴，当液滴表面电荷斥力与聚合物溶液表面张力达到平衡时，带电液滴会变成圆锥形；当电荷斥力超过表面张力时，就会从圆锥形聚合物液滴表面喷射出液体射流。
1.静电纺丝的定义静电纺丝又称“电纺”, 是一种使带电荷的聚合物溶液或熔体在静电场中射流来制备聚合物超细纤维的加工方法。
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”，而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。
在高速震荡中,喷射流被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在纳米级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成无纺布。
2.静电纺丝的生物材料领域应用可行性由电纺丝纤维制得的无纺布具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点, 这些优点使其具备了现实的和潜在的众多应用价值。
由电纺法制备出的无纺布具有良好的生物相容性和结构相容性,可以在生物医学材料中广泛应用。
通过对材料加工过程的调控,可以实现电纺丝材料在结构、形貌、组分和功能上满足生物医用材料的要求。
3.用于组织工程支架制备的纺丝工艺①溶液浇铸成孔剂滤出法。
该法所用的成孔剂含量低,由于采用溶液浇铸于器皿中,从而导致成孔剂下沉,孔隙分布不均匀以及上下表面形态出现诧异。
②三维层化法。
通过制备多孔膜,然后再通过溶剂把各层粘接起来,从而形成三维的支架。
该法工艺复杂,而且在粘接过程中,粘接部分孔被封闭,从而形成界面,使材料内部形态不均匀。
③熔融加工法。
该法在聚合物的熔点以上,把成孔剂与聚合物共混挤人模具。
冷却得到预定形状的多孔支架。
该法的缺点是在挤出机里,由于熔体与成孔剂的密度相差较大,因而混合难以均匀。
而且部分聚合物,尤其是生物可降解的聚合物在熔融加工时,容易热降解。
④相分离法。
该法采用溶液混合物冷却到溶剂的熔点以下,从而产生相分离。
再通过真空干燥,从而得到多孔支架。
该法的缺点是所得的孔径一般在10μm 以下,而且控制较为困难。
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。
组织工程 静电纺丝 综述
组织工程静电纺丝是一种用于组织工程领域的新兴技术，它利用静电力将聚合物或其他生物材料溶液转化为纤维，从而形成具有特定结构和功能的3D纺织物。
这一技术具有高效、简便、可调控等特点，在组织工程、药物释放、生物传感器等领域具有广阔的应用前景。
静电纺丝的工作原理是利用静电力将聚合物溶液（ 或其他生物材料溶液）喷射成细丝，并在收集器上形成纤维状结构。
该技术需要一个静电场来引导纤维的形成，并使用收集器来收集纤维，以形成所需的3D纺织物。
组织工程静电纺丝的优点之一是其制备过程简便，不需要复杂的设备和工艺，且可以控制纤维的粗细和形态。
此外，静电纺丝技术还可以用于纳米纤维的制备，具有高比表面积和多孔性的纳米纤维可用于组织工程支架、药物释放系统等领域。
在组织工程领域，静电纺丝被广泛应用于制备生物相容性和生物降解性的纤维结构，用于细胞培养和组织再生。
通过调控静电纺丝参数，可以控制纤维的直径和孔隙结构，从而提供适合细胞黏附和生长的环境。
此外，静电纺丝还可以将生物活性物质（ 如生长因子、药物等）掺入纤维中，实现生物因子的控释和定向导向。
除了在组织工程领域的应用，静电纺丝还广泛应用于药物释放系统、生物传感器等领域。
通过将药物或生物传感器掺入纤维中，可以实现药物的缓释和生物信号的检测，从而提高药物疗效和生物传感器的灵敏度。
总之，组织工程静电纺丝技术是一种有潜力的纳米技术，在组织工程、药物释放、生物传感器等领域具有广阔的应用前景。
随着技术的不断发展，静电纺丝技术将进一步提高纤维的制备效率和纤维结构的控制能力，为生物医学领域的研究和应用带来更多的机会和挑战。
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。
静电纺丝纤维的种类静电纺丝（Electrostatic spinning）是一种常用的纳米纤维制备方法，通过静电力将高分子液体或溶液中的纳米纤维抽离出来，形成连续纤维。
这种方法被广泛应用于制备各种纳米纤维材料以及纳米纤维复合材料。
根据不同的材料和制备方法，可以将静电纺丝纤维分为如下几类：1.聚合物纤维：聚合物纤维是静电纺丝中最常见的一类纤维。
通过使用聚合物溶液，并利用静电力将其拉伸成纳米尺度的纤维。
常用的聚合物纤维包括聚酯（例如聚乳酸、聚己内酯）、聚酰胺（例如尼龙）、聚丙烯酸酯、聚亚砜等。
这些聚合物纤维具有高比表面积、良好的机械性能和热稳定性，因此在纺织、过滤、细胞培养和组织工程等领域得到广泛应用。
2.天然纤维：静电纺丝也可以用于制备天然纤维，例如蛋白质纤维和纤维素纤维。
蛋白质纤维是利用蛋白质溶液进行静电纺丝制备的纤维，常用的蛋白质源包括丝素、鱼胶原蛋白等。
纤维素纤维是利用纤维素溶液进行静电纺丝制备的纤维，常用的纤维素源包括纤维素醚和纤维素酯等。
这些天然纤维具有天然的生物相容性和可降解性，因此在组织工程、药物缓释和食品包装等领域具有潜在的应用前景。
3.矿物纤维：除了聚合物和天然纤维外，静电纺丝还可以用于制备矿物纤维。
通过将矿物粉末与聚合物溶液混合，然后进行静电纺丝，可以获得具有矿物纳米颗粒的纤维。
这些纤维具有良好的导电性和磁性，因此在电子器件、能源存储和环境治理等领域具有广泛的应用。
4.复合纤维：静电纺丝还可以用于制备各种复合纤维材料。
通过在聚合物溶液中添加纳米颗粒、碳纳米管、纳米石墨烯等纳米材料，可以将其与聚合物纤维相结合，形成复合纤维。
这些复合纤维具有多种功能，例如导电、抗菌和光学性质等，因此在传感器、智能纺织品、生物传感器等领域具有潜在的应用前景。
总之，静电纺丝纤维的种类非常丰富，可以根据所使用的材料和制备方法的不同进行分类。
这些纤维材料具有优异的性能和广泛的应用前景，在纺织、医药、电子等领域都有重要的应用价值。
静电纺丝法引言静电纺丝法是一种常用的纺丝技术，通过利用静电相互作用将高分子溶液纺丝成纤维。
由于其制备工艺简单、能够制备出细纤维且具有较好的物理性能，因此在纺织、材料科学等领域得到了广泛的应用。
原理静电纺丝法的主要原理是利用静电相互作用将高分子溶液或熔融物纺丝成纤维。
其过程可以分为三个阶段：1. 液滴形成阶段高分子溶液通过喷嘴喷出后，由于表面张力的作用会形成液滴。
液滴的大小和形状可以通过控制喷嘴直径和溶液流量来调节。
2. 液滴伸长阶段在液滴形成后，作用于液滴表面的静电力会使得液滴开始伸长。
静电力与表面电荷的分布有关，通常通过在液滴处加高电压来调节。
3. 纤维凝固阶段在液滴伸长过程中，由于溶剂的挥发或者高分子的凝固，获取稳定的纤维。
这可以通过调节溶液的成分和环境条件来实现。
工艺参数的调节在静电纺丝过程中，有许多工艺参数可以调节，以获得所需的纤维性能和形态。
1. 电压电压是影响纤维形貌和尺寸的重要参数。
通常，随着电压的增加，纤维的直径会减小。
但是过高的电压可能会引起喷嘴堵塞或纤维断裂。
2. 喷嘴与收集器之间的距离喷嘴与收集器之间的距离也会影响纤维的形貌和尺寸。
一般来说，距离增加会导致纤维变细，但同时也会增加纤维的飘动和断裂的风险。
3. 溶液浓度和流量溶液浓度和流量的变化会影响纤维的形态。
浓度过高会导致纤维变粗，而过低则会导致纤维断裂。
4. 环境条件环境条件，如湿度和温度也会对纤维形态产生影响。
例如，较高的湿度会使纤维形成过程中的溶剂挥发速度减慢，而较低的湿度则相反。
应用领域静电纺丝法在纺织工业、材料科学和生物医学等领域得到了广泛应用。
1. 纺织工业静电纺丝法可以制备出细纤维，这些纤维具有较大的比表面积和良好的透气性，因此在纺织品中可以用于制备高性能过滤材料、细纤维布料等。
2. 材料科学静电纺丝法可以制备出纳米级的纤维膜。
这种膜具有良好的孔隙结构和表面活性，被广泛应用于电池、传感器、分离膜等领域。
3. 生物医学静电纺丝法可以制备出生物可吸收的纤维，这对于组织工程和药物缓释有重要意义。
1.静电纺丝的定义
静电纺丝又称“电纺”, 是一种使带电荷的聚合物溶液或熔体在静电场中射流来制备聚合物超细纤维的加工方法。
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”，而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。
在高速震荡中,喷射流被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在纳米级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成无纺布。
2.静电纺丝的生物材料领域应用可行性
由电纺丝纤维制得的无纺布具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点, 这些优点使其具备了现实的和潜在的众多应用价值。
由电纺法制备出的无纺布具有良好的生物相容性和结构相容性,可以在生物医学材料中广泛应用。
通过对材料加工过程的调控,可以实现电纺丝材料在结构、形貌、组分和功能上满足生物医用材料的要求。
3.用于组织工程支架制备的纺丝工艺
①溶液浇铸成孔剂滤出法。
该法所用的成孔剂含量低,由于采用溶液浇铸于器皿中,从而导
致成孔剂下沉,孔隙分布不均匀以及上下表面形态出现诧异。
②三维层化法。
通过制备多孔膜,然后再通过溶剂把各层粘接起来,从而形成三维的支架。
该法工艺复杂,而且在粘接过程中,粘接部分孔被封闭,从而形成界面,使材料内部形态不均匀。
③熔融加工法。
该法在聚合物的熔点以上,把成孔剂与聚合物共混挤人模具。
冷却得到预定形状的多孔支架。
该法的缺点是在挤出机里,由于熔体与成孔剂的密度相差较大,因而混合难以均匀。
而且部分聚合物,尤其是生物可降解的聚合物在熔融加工时,容易热降解。
④相分离法。
该法采用溶液混合物冷却到溶剂的熔点以下,从而产生相分离。
再通过真空干燥,从而得到多孔支架。
该法的缺点是所得的孔径一般在10μm 以下,而且控制较为困难。
⑤高压二氧化碳法。
该法采用把已成型的聚合物暴露于高压二氧化碳。
再通过减压把溶于聚
合物中的二氧化碳释放出来,从而形成多孔支架。
该法的缺点是所形成的孔是封闭的。
4.用于制备用作血管移植物的聚合物纤维壳材料
血管移植物典型的具有微孔结构,它们通常容许组织生长和细胞内皮化,从而对移植物的长期植入和开放做出贡献。
组织的向内生长和细胞的内皮化通常随着移植物孔隙率的增加而提高,然而,血管移植物孔隙率的增加将导致移植物机械和抗张强度的大大降低,结果导
致其功能下降。
（必要性）
A·杜布森和E·巴尔发明了一种由液化聚合物纤维壳的方法和设备,该设备包括
(a)用于在其上面产生聚合物纤维壳的沉积电极；
(b)给料器处于相对于该沉积电极的第一电位,以便产生在该沉积电极与该给料器之间产生一个电场,其中该给料器用于给液化聚合物充电从而提供一种带电液化聚合物以及沿着该沉积电极的方向供应带电液化聚合物；
(c)辅助电极,用于改变沉积电极与该给料器之间的电场。
5.用于制备医用口罩等具有过滤病毒防护效果的过滤材料
目前,采用常规熔喷工艺生产的纤维滤材,作为空气滤材目前仅做到了较好的程度,但要做到对0.07u m微小的病毒具有良好的过滤防护效果，现有采用常规熔喷工艺生产的纤维滤材还无法达到。
由于电纺丝法制得的纤维材料通常具有纳米尺寸,具有较高的过滤效果和较低的空气阻力,因此以该法制备具有过滤病毒防护效果的纤维滤材应具有广阔的前景。
6.用于制备药物控释材料
药物使用的局限性,不仅存在低限和使用范围小方面,更多存在于无法克服的毒副作用方面。
而控释体系对减少药物用量,控制药物作用区域，提高药物作用效率,降低毒副作用,无疑是一种非常好的手段,便于人们对药物利用更加充分和必要。
目前新形成的电纺丝技术,依靠电场力的作用完成的,过程简单,条件温和,可以将很多常规药物甚至蛋白质分子加入到纺丝液中, 在纺丝过程中使药物均匀分散到聚合物纤维中,从而有效地避免了活性成分的变性失效。
而且,通过改变制备条件影响材料的结构,达到控制药物释放量和速率的目的。
在同一个纺丝过程中不断变化纺丝液的组成,易于实现多层梯度材料的制备,满足对组织微观结构的仿生要求。
7.用于制备天然绷带材料
该法将注射器暴露于极高的电荷中,抽吸进含有纤维蛋白原的溶液,借助于电场在注射器射出纤维蛋白原时溶液蒸发,拉出纤维蛋白原细丝。
该法的关键是要制出有极大表面积的纤维席,
这样就可提供更多地方来让血液反应和凝血,纤维蛋白原增加了凝血细胞的粘性,使细胞增厚和促进纤维蛋白生成。
由于普通的纱布绷带由棉类制成,只能象屏障一样来止血,而纤维蛋白原绷带可以增强机体形成天然血栓的能力,从而立即减少失血。
另外,这种绷带不必拆除,因为它的成份与真的血凝块一样,机体在愈合过程中自己可以逐步除解。
因此随着一次性医用耗材领域的不断开发与完善,像纤维蛋白原绷带这样具有高科技含量的一次性耗材必将慢慢代替原有的普通一次性耗材。
8.用于制备聚合物纳米纤维管立体结构材料
使用聚合物纳米纤维管能促进神经的再生,新加坡国立大学的研究人员通过电纺7wt % 六角氟异丙醇聚合物(L一乳糖化合物一联合一糖元化合物)溶液来制备纤维纳米管,该聚合物溶液放在注射器中,保持其尖端的电压为12 K V, 然后把聚合物溶液以l m比的速度送到尖端。
通过这种改良的电纺技术,可以制造很大范围的聚合物纳米纤维管立体结构。
该结构是多孔的, 而且植入的导管有足够的弹性可以使得它不易断裂,并阻止不必要组织的渗入。
该种管子不会引起发炎的反应,这对于将导管和周围组织的粘连减到最小是有利的。
由于这种纳米纤维管是生物可降解的,这意味着它们不必稍后从生物体内除去。
通过选材和应用二次处理技术后的表面的功能化,这些纳米纤维的立体结构可以被剪裁成专门的可再生组织,例如神经、血管、皮肤、骨骼、软骨组织和肝脏。
因此在不远的未来,该纳米纤维的立体结构应具有广阔的发展前景。
