高效静电纺丝制备纳米纤维的技术研究

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。该口罩材料能够在医疗领域使用，有效地防止病毒和细菌的传播。

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。

・　ｌ５２　・　材料导报　２０１０年５月第２４卷专辑１５　

电纺丝技术制备金纳米粒子／聚合物复合纳米纤维的研究进展　

程茅薇　，张信花。，白　杰。　

（１南京军区南京总医院，南京２１０００２；２延边自治州人民医院，延吉１３３０００；３内蒙古工业大学化工学院，呼和浩特０１００５１）　

摘要　静电纺丝技术是通过高压静电来翻备连续的聚合物纳米纤维的重要方法。近年来，在电纺丝研究　

领域中，人们关注的焦点是利用此技术制备无机／有机纳米复合材料。金纳米粒子／高分子复合物由于具有独特　

的光、电性能引起了材料工作者的关注，综述了运用电纺丝技术制备金纳米粒子／高分子复合物的研究进展。　

关键词　金纳米粒子纳米复合物　电纺丝制备　

中图分类号：ＴＱ３４０．６　文献标识码：Ａ　

Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｕ　Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ／Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　

ｂｙ　Ｅｌｅｃｔｒ０ｓｐｉｎｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　

ＣＨＥＮＧ　Ｍａｏｗｅｉ　，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉｎｈｕａ　。ＢＡＩ　Ｊｉｅ。　

（１　ＮａＮｉｎｇ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆ　Ｎａｎｉｉｎｇ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｍｍａｎｄ，ＮａＮｉｎｇ　２１０００２；２　Ｐｅｏｐｌｅ　Ｓ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆ　Ｙａｎｂｉａｎ　Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　

Ｐｒｅｆｅｃｔｕｒｅ，Ｙａｎｊｉ　１３３０００；３　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕｈｈｏｔｅ　０１００５１）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　ｂｙ　ａ　ｈｉｇｈ　

ｖｏｌｔａｇｅ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔＯ　ｆａｂｒｉｃａｔｅ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ／ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ　ｂｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｆｏ—　ｃａｌ　ｐｏｉｎｔ．Ｇｏｌｄ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ／ｐｏｌｙｍｅｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｈａｖｅ　ａｔｔｒａｃｔｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｗｏｒｋｅｒｓ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ　ｂｅｃａｕｓｅ　

Ｖｏ１．４８　Ｎｏ　０９．Ｓｅｐ．２０１１　ＳＩＬＫ　习　第４８卷　２０１１年０９用　第０９期　

研究与技米　毫　

静电纺制备纳米纤维纱方法的研究综述　

张野妹　，李杰　，潘志娟１ｌ　ｚ　（１．苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州２１５０２１；２．现代丝绸国家工程实验室，江苏苏州２１５１２３）　

摘要：概述了通过静电纺丝制备连续纳米纤维纱线的方法，并对其原理和研究情况进行了阐述与总结，这些方法大多数存在纺丝时间　短、可操作性较差、纱线连续卷绕性不够等问题，只有水浴法较为成熟，基本可以实现长时间连续纺丝卷绕，获得纳米纤维长丝纱。　关键词：静电纺丝；定向排列；纳米纤维纱线；收集方法　中图分类号：ＴＱ３４０．６４　文献标志码：Ａ　文章编号：ｉ００１—７００３（２０１１）０９—００１９～０６　Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒ　ｙａｍｓ　ｂｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｙｅ—ｍｅｉ’，ＬＩ　Ｊｉｅ’，ＰＡＮ　Ｚｈｉ－ｊｕａｎ’一　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＴｅｘｔｉｌｅ　ａｎｄ　Ｃｌｏｔｈｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｏｃｈｏｗ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ　２１５０２１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＭｏｄｅｍ　Ｓｉｌｋ，　Ｓｕｚｈｏｕ，２１５１２３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒ　ｙａｒｎｓ　ｂｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ　ａｒｅ　ｏｖｅｒｖｉｅｗｅｄ，ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｒｅ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｍｏｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｈａｖｅ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｓｈｏｒｔ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｔｉｍｅ，ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｗｅａｋ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｗｉｎｄ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂａｔｈ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ　ｃａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　ｏｂｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｎａｎｏｆｉｂｅｒ　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｑｕｉｔｅ　ｓｔａｂｌｅ　ａｎｄ　ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ；Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ　ｙａｒｎｓ；Ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ