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纳米纤维素研究及应用进展纳米纤维素是一种由植物细胞壁提取或微生物发酵得到的生物质材料，具有独特的纳米级尺寸和出色的物理、化学性能。
近年来，纳米纤维素因其出色的生物相容性、可降解性以及在能量储存、药物传递、环境治理等方面的应用潜力，受到了广泛。
本文将概述纳米纤维素的研究背景和意义，并详细介绍其制备方法、应用进展、研究现状与挑战以及未来应用前景。
纳米纤维素的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括高压静电纺丝、超临界流体纺丝等；化学法主要包括酸解、氧化还原等；生物法则利用微生物或植物细胞壁提取。
不同制备方法得到的纳米纤维素在形貌、尺寸和性能上略有差异。
纳米纤维素在许多领域中都有着广泛的应用。
在生物医学领域，纳米纤维素因其生物相容性和可降解性，可用于药物载体、组织工程和生物传感器等。
在能源领域，纳米纤维素可作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也有着广泛的应用。
当前，纳米纤维素研究面临着许多挑战。
制备方法的优化和绿色生产是亟待解决的问题。
化学法制备过程中产生的废弃物可能会对环境造成污染，因此需要开发环保、高效的制备方法。
纳米纤维素的尺度、形貌和性能调控是研究的重要方向。
纳米纤维素的量产化、应用领域的拓展以及其在复合材料中的作用机制等方面也需要进一步探索。
随着科技的不断进步，纳米纤维素的应用前景十分广阔。
在生物医学领域，纳米纤维素作为药物载体和组织工程材料的应用将进一步拓展。
在能源领域，随着可再生能源需求的增加，纳米纤维素作为储能材料的应用前景将更加明朗。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也将发挥更重要的作用。
纳米纤维素作为一种重要的生物质材料，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
随着对纳米纤维素制备、性能和应用研究的深入，其在生物医学、能源、环保、材料科学等领域的应用将进一步拓展。
未来，纳米纤维素的研究将更加注重绿色生产、可持续性和规模化应用，为推动纳米科技和生物质材料的发展提供新的机遇和动力。
亚微米－纳米纤维的技术进展及应用现状文 | 芦长椿作者简介：芦长椿，男，1941年生，高级工程师。
作者单位：全国化纤新技术开发推广中心。
The Current Status of Submicro-nanofibers Technology and Application摘要：纳米纤维具有独特性能，可广泛用于环境修复、过滤与分离、能源生产与贮能、电气和光学传感器、组织工程以及药液控释等领域。
静电纺丝法是目前纳米纤维生产最常用的技术之一，但其生产效率较低，大规模生产的制约因素较多。
针对此，文章介绍了几种生产亚微米－纳米纤维的新技术，如离心纺丝工艺、熔法纳米纤维工艺及其杂化工艺等。
关键词：亚微米－纳米纤维；静电纺丝；杂化工艺；离心纺丝中图分类号：TQ340.64 文献标志码：AAbstract: Nanofibers have specific features and are widely used in several applications including environmental remediation, filtration, energy production and storage, electronic and optical sensor, tissue engineering as well as drug delivery. Since electrospinning is limited by its low productivity and unable for mass production due to restriction factors, this paper introduces the new production technology of submicro-nanofibers technology, such as centrofugal spinning, melt-spun nanoweb and hybrid nanofibers.Key words: submicro-nanofibers; electrospinning; hybrid; centrofugal spinning过去10余年，高性能聚合物技术取得了巨大进步，其中，纳米纤维和纳米纤维素材料的开发和应用研究受到广泛重视。
织物用新型纤维的研究现状及发展趋势一、研究背景和意义随着科技的不断进步，人们对纺织品的需求也在不断提高。
传统的纤维已经不能满足人们的需求，因此新型纤维的研究和开发变得尤为重要。
织物用新型纤维的研究现状及发展趋势，正是针对这一问题而展开的。
首先我们需要了解什么是新型纤维，新型纤维是指在传统纤维的基础上，通过改变其分子结构、形态或加工方式等手段制成的具有特殊性能的纤维。
这些新型纤维具有更好的强度、耐磨性、透气性和抗菌性等特点，可以广泛应用于纺织业。
其次我们需要知道为什么研究新型纤维如此重要，随着全球经济的发展和人口的增长，对纺织品的需求也在不断增加。
而传统的纤维已经不能满足人们的需求，因此需要开发出更加优质、环保和可持续的新型纤维来满足市场需求。
此外新型纤维还可以应用于医疗、航空航天等领域，具有广阔的应用前景。
我们需要了解目前新型纤维的研究现状及发展趋势，目前国内外许多科研机构和企业都在积极开展新型纤维的研究和开发工作。
其中一些具有代表性的新型纤维包括：超细纳米纤维、多功能复合纤维、可生物降解纤维等。
未来随着技术的不断进步和人们对环保意识的提高，新型纤维将会得到更广泛的应用和发展。
1. 纤维材料在纺织品中的应用在纺织品领域，纤维材料的应用可谓是无所不在。
从我们日常生活中穿的衣物、家居用品，到各种工业用途的材料，纤维材料都在起着关键作用。
比如我们的内衣、袜子、床上用品等，都是由纤维材料制成的。
而在工业领域，纤维材料也被广泛应用，如汽车、飞机、建筑等领域都需要使用各种类型的纤维材料。
此外随着科技的发展，新型纤维材料也不断涌现出来。
这些新型纤维材料不仅具有传统纤维材料的优点，还具有一些新的特性和功能。
例如有些新型纤维材料可以防火、防水、防紫外线等，这些特性使得它们在特定的领域得到了广泛的应用。
纤维材料在纺织品中的应用非常广泛，而且随着科技的发展，新型纤维材料的出现也为我们的生活带来了更多的便利和选择。
2. 传统纤维材料的局限性和问题尽管新型纤维材料的研究取得了很大的进展，但我们不能忽视传统纤维材料所面临的局限性和问题。
纳米材料在纺织品中的应用方法与技巧纳米材料是指其尺寸在1-100纳米之间的材料，具有特殊的物理、化学和生物学性质。
纳米材料在纺织品中的应用已经取得了许多重要的进展，为纺织品赋予了新的功能和性能。
本文将介绍纳米材料在纺织品中的应用方法与技巧。
1. 纳米涂层技术纳米涂层技术是将纳米颗粒分散在液体中，通过喷涂、浸渍或喷雾等方法将纳米液体均匀地涂覆在纺织品表面。
这种方法可以改善纺织品的性能，比如增加防水、防污、防菌、抗紫外线等功能。
例如，通过将纳米二氧化钛涂覆在纺织品表面，可以增加纺织品的抗紫外线能力，降低紫外线对皮肤的伤害。
2. 纳米复合材料制备技术纳米复合材料是将纳米材料与纺织品的纤维进行混合，通过微观结构的改变来改善纺织品的性能。
常用的纳米复合材料制备技术包括溶胶-凝胶法、溶液法和电纺法等。
这些方法可以将纳米材料均匀地分散在纺织品中，使纺织品具有抗菌、吸湿、抗静电等功能。
例如，通过将纳米银颗粒与纤维进行混合，可以制备出具有抗菌功能的纺织品。
3. 纳米纤维技术纳米纤维技术是通过特殊的纺织方法制备纤维直径在纳米尺度范围内的纤维。
这种纳米纤维具有较大的比表面积和较好的透气性，能够提高纺织品的透气性、舒适度和耐久性。
目前常用的纳米纤维技术包括静电纺丝法和模板法等。
通过这些方法制备的纳米纤维可以用于制备防尘、抗菌、吸水速度快等功能的纺织品。
4. 纳米印花技术纳米印花技术是将纳米颗粒直接印刷在纺织品上，从而实现纺织品的功能化。
这种技术可以在纺织品表面形成纳米颗粒的一层薄膜，使纺织品具有抗菌、防臭、防紫外线等功能。
纳米印花技术具有高效、低成本和易操作等优点。
例如，通过将含有纳米锌氧颗粒的墨水印刷在纺织品上，可以实现纺织品的抗菌功能。
5. 纳米改性技术纳米改性技术是将纳米颗粒与纺织品进行物理或化学上的改性。
这种方法可以改善纺织品的柔软性、耐磨性、抗皱性等，提高纺织品的舒适度和耐用性。
纳米改性技术包括纳米溶胶浸渍、纳米粉末共混和纳米交联等方法。
微纳米纤维的研究与应用开辟新的技术领域微纳米纤维是指纤维的直径在微米（微米，即百万分之一米）或纳米（纳米，即十亿分之一米）尺度范围内的纤维材料。
由于其纤细的直径和高比表面积，微纳米纤维具有独特的物理、化学和生物学特性，在众多领域具有广阔的应用前景。
本文将重点探讨微纳米纤维的研究和应用，以及其在各领域中所带来的创新和突破。
一、微纳米纤维的制备技术1. 静电纺丝技术静电纺丝技术是目前制备微纳米纤维最常用的方法之一。
该技术通过将高分子溶液通过高电压作用下的电纺丝装置喷射出纤维，在风力或电力作用下，纤维在空中形成纤维网，并最终沉积在接收器上。
静电纺丝技术具有制备简单、成本低廉等优点，已广泛应用于纺织、过滤、医疗等领域。
2. 模板法模板法是通过在纳米尺度尺寸的模板上沉积材料，再移除模板得到微纳米纤维的制备方法。
该方法适用于金属、陶瓷、高分子等不同类型的纤维材料制备。
模板法制备的纤维可以具有多种形状和结构，对于一些特殊用途的纤维制备具有较大优势。
二、微纳米纤维的应用领域1. 纺织领域微纳米纤维可以用于制备高性能的纺织材料，如防弹服、防护服和运动服等。
其纤维直径细小，可以增加纺织品的柔软性和透气性，提高穿着舒适感。
微纳米纤维还具有较高的化学稳定性，抗菌性和防紫外线性能，可用于制备功能纺织品。
2. 环境领域微纳米纤维在环境领域的应用主要体现在过滤材料和吸附材料方面。
纤维的高比表面积和丰富的孔隙结构使其成为理想的过滤材料，可以用于空气和水的净化。
此外，微纳米纤维通过调控其表面性质和化学成分，可以实现对污染物的选择性吸附和分离，具有很高的应用潜力。
3. 生物医学领域微纳米纤维在生物医学领域中具有广泛应用前景。
由于其纤细的直径和高比表面积，微纳米纤维可以模拟人体组织的微观结构，用于细胞培养和组织工程。
此外，微纳米纤维还可以用于药物传输和疾病诊断，通过调控纤维的材料和结构，实现药物的缓释和靶向输送。
4. 新能源领域微纳米纤维在新能源领域的应用主要体现在能量存储材料和光伏材料方面。
静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景一、本文概述本文旨在深入探讨静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景。
我们将详细阐述静电纺丝技术的基本原理，包括其工作原理、操作步骤以及关键影响因素。
接着，我们将概述当前静电纺丝纳米纤维的研究现状，包括纳米纤维的制备技术、性能调控以及应用领域等方面的最新进展。
我们将展望静电纺丝纳米纤维的未来应用前景，分析其在各个领域中的潜在应用价值以及可能面临的挑战。
通过本文的综述，我们希望能够为相关领域的研究人员提供关于静电纺丝纳米纤维的全面了解，并为未来的研究提供有益的参考和启示。
我们也期望能够引起更多研究者对静电纺丝纳米纤维技术的关注，共同推动其在各个领域的广泛应用和发展。
二、静电纺丝纳米纤维的工艺原理静电纺丝是一种利用静电场力将高分子溶液或熔体拉伸成纳米级纤维的技术。
其工艺原理主要涉及到电场力、表面张力和高分子链的缠结作用。
在静电纺丝过程中，高分子溶液或熔体被置于一个强静电场中。
当电场强度足够大时，液体表面电荷密度增加，形成泰勒锥。
随着电荷的不断积累，电场力克服表面张力，使得泰勒锥的尖端形成射流。
射流在电场力的作用下被迅速拉伸，同时溶剂挥发或熔体冷却固化，最终形成纳米级纤维。
在这个过程中，高分子链的缠结作用也起到了关键作用。
高分子链之间的缠结使得纤维在拉伸过程中保持一定的结构稳定性，防止纤维断裂。
缠结作用还有助于纤维在接收装置上的沉积和收集。
静电纺丝技术具有操作简便、纤维直径可控、可制备多种材料等优点，因此在纳米材料制备、生物医用、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
通过深入研究静电纺丝纳米纤维的工艺原理，可以进一步优化纺丝过程，提高纤维的性能和产量，为相关领域的科技进步做出贡献。
三、静电纺丝纳米纤维的现状静电纺丝技术自其诞生以来，在纳米纤维制备领域已经取得了显著的进展，并逐渐发展成为一种高效、可控的纳米纤维生产方法。
目前，静电纺丝纳米纤维的研究与应用已经涉及到了众多领域，如环境保护、生物医疗、能源科技、纺织工程等。
摘要：纳米纤维素是传统制浆造纸产业最重要的原料的升级，其在造纸工业中得到了越来越多的关注。
本文重点介绍了纳米纤维素的制备及其在包装材料、柔性基底材料、检测材料、抗菌材料等领域的应用进展，并对其未来的发展做了展望。
关键词：纳米纤维素; 造纸工业; 包装材料; 精细化学品Abstract: Nanocellulose is an upgraded material of the most important raw material in the traditional pulp and paper industry, drawing more and more attention from the industry participants. This article focuses on the preparation of nanocellulose and its application progress in packaging materials, flexible substrate materials, detection materials, antibacterial materials and other fields, and prospects for its future development.Key words: nanocellulose; paper industry; packaging material; fine chemicals纳米纤维素的研究进展及其在造纸工业中的应用⊙ 张春亮1,2查瑞涛2（1.中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083；2.国家纳米科学中心，北京 100190）□ 报告专家及作者简介：查瑞涛先生，国家纳米科学中心高级工程师；兼任中国造纸学会纳米纤维素及材料专业委员会（NMC of CTAPI）秘书长；主要从事微纳复合材料、纸基功能材料与湿部化学研究工作；作为主要发明人，已经申请中国发明专利41项、授权24项。
纳米纤维素改性及其应用研究进展随着科技的不断发展，纳米技术已经成为了现代科学的一个热门领域。
纳米纤维素是其中重要的研究方向之一。
纳米纤维素由许多小的纤维素晶胞合并而成，因其具有生物可降解、生物相容性高等特点，被广泛应用于药物传递、纸张生产、能源材料等领域。
同时，通过对纳米纤维素的改性可以提高其性能，拓展其应用范围，因此，纳米纤维素的改性及其应用研究成为了当前的研究热点。
一、纳米纤维素的性质与特点纳米纤维素是以纤维素为主要成分的一种生物可降解材料，其具有以下几个特点：1.生物可降解性纳米纤维素是一种天然材料，可分解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染。
2.生物相容性由于纳米纤维素是天然材料，与生物体相容性极高，不会对生物体造成损害。
3.高比表面积纳米纤维素的比表面积很大，在材料科学和生物医学领域有很多应用。
4.具有高度的透明度纳米纤维素是非常透明的，适合制造透明材料。
二、纳米纤维素的改性方法纳米纤维素作为一种新型材料，其性能还需要通过改性方式来提高，让其更好地应用于不同领域。
目前常见的纳米纤维素改性方法有以下几种：1.化学改性化学方法是目前最常用的改性方法之一。
通过改变纳米纤维素表面的化学结构，增强其化学活性，提高纳米纤维素与其他物质的相容性。
2.物理改性物理方法通常是改变纳米纤维素的结构或物理性质，从而达到提高其性能的目的。
如超声波处理、高温处理等。
3.生物改性生物改性是通过微生物、生物酶等生物体介入作用于纳米纤维素上，改变其原有性质，提高其生物相容性和生物可降解性等。
三、纳米纤维素的应用研究进展现阶段，纳米纤维素在许多领域得到了广泛的应用。
其中，主要有以下几个领域：1.药物传递领域纳米纤维素的生物可降解、生物相容性高等特性使其在药物传递领域得到了广泛的应用。
纳米纤维素结构具有一定的孔隙度和可溶性，可被用于药物的吸附和释放等。
2.纸张生产领域纳米纤维素在纸张生产中的应用也得到了广泛的关注。
其强度和超白度的特点使其能够代替部分化学浆制作高质量的印刷纸和包装纸。
纳米材料的研究进展以及应用现状1.绪论从概念来说，纳米材料是由无数个晶体组成的，它的大小尺寸在1~100纳米范围内的一种固体材料。
主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。
因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度，它有着特殊的性质。
这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。
目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料，试图打造一种全新的新技术材料，将来为人类创造更大的价值。
纳米科学技术也引起了科学家的重视，在当代的科学界有着举足轻重的地位。
纳米技术的范围包括纳米加工技术、纳米测量技术，纳米材料技术等。
其中纳米材料技术主要应用于材料的生产，主要包括航天材料、生物技术材料，超声波材料等等。
从1861年开始，因为胶体化学的建立，人们开始了对直径为1~100纳米粒子的研究工作。
然而真正意义上的研究工作可以追溯到20世纪30年代的日本为了战争的胜利进行了“沉烟实验”，由于当时科技水平落后研究失败。
2.纳米材料的应用现状研究表明在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，不仅可以除去异味和消毒。
还使得衣服不易出现折叠的痕迹。
很多衣服都是纤维材料制成的，通常衣服上都会出现静电现象，在衣服中加入金属纳米微粒就可消除静电现象。
利用纳米材料，冰箱可以消毒。
利用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经可以在商场买到了。
另外利用纳米粉末，可以快速使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。
这个技术可以提高水的重复使用率，可以运用到化学工业中。
比如污水处理厂、化肥厂等，一方面使得水资源可以再次利用，另一方面节约资源。
纳米技术还可以应用到食品加工领域，有益健康。
纳米技术运用到建筑的装修领域，可以使墙面涂料的耐洗刷性可提高11倍。
玻璃和瓷砖表面涂上纳米材料，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。
这样就可以节约成本，提高装修公司的经济效益。
使用纳米微粒的建筑材料，可以高效快速吸收对人体有害的紫外线。
纳米材料可以提高汽车、轮船，飞机性能指标。
纳米纤维的性质及应用进展王永芝 杨清彪 李耀先(吉林大学化学学院,长春130023)摘 要 介绍并阐述了高科技纳米纤维的独特性质及其在国防、医药、化工、电子等方面的应用研究状况,并展示了纳米纤维广阔的应用前景。
希望我国应加强人力和物力对纳米纤维及其应用进行开发研究。
关键词 纳米纤维,性质,应用研究The characteristics and application progress of nanof iberWang Y ongzhi Yang Qingbiao Li Yaoxian(Chemistry Department of Jilin University,Changchun130023)Abstract The characteristics and potential applications of nanofiber were introduced.The present status of application research of nanofiber in national defensive industry,medical treatment,chemical engineering and electronics etc.were dis2 cussed.The application prospects of nanofiber were expected to be unlimited.China should pay more attention to research and develop the applications of nanofiber.K ey w ords nanofiber,characteristics,application research 1990年7月,第一届国际纳米技术会议在美国巴尔的摩召开,会议正式公布纳米材料科学成为材料科学的一个新分支,从此纳米材料引起了世界各国的极大兴趣和广泛关注,掀起了世界范围的纳米研究热潮。
各种纳米尺度的纳米粒子、纳米纤维、纳米管、纳米线和纳米膜已经制备出来。
近几年,特别是纳米纤维及其应用研究已成为前沿热点,许多国家和地区纷纷制定了纳米纤维技术相关战略和计划,投巨资进行研究开发,以抢占纳米纤维技术的战略高地,而目前纳米纤维的应用研究更是如火如荼。
1 纳米纤维的性质纳米纤维是指纤维直径在1～100nm尺度范围内的纤维。
当纤维的直径从微米级缩小到纳米级时,就会出现许多意想不到的新奇性质。
纳米纤维具有极大的比表面积(是普通微米纤维的1000倍),极高的纵横比(长度直径比)、曲率半径和极强的与其他物质的互相渗透力。
纳米纤维织物具有精细的织物结构,特征的光泽和颜色,极高的孔隙度,极好的柔韧性、吸附性、过滤性、粘合性和保温性。
这些显著的性质使纳米纤维在许多重要领域的应用具有不可限量的潜能。
2 纳米纤维的应用状况2.1 国防方面现代战争中,人们越来越重视防护用品的使用。
因为防护用品可以最大限度地减少士兵的伤亡和发挥单兵作战的能力,使其在战场上经受住恶劣天气条件的考验,免遭敌方发射的弹道导弹、核武器、生物武器和化学武器的伤害。
目前所使用的防护用品大多以木炭作为吸附剂,它在隔绝毒气的同时,也阻断了水蒸气的传输,穿着时笨重而不舒适。
纳米纤维膜具有低密度、高孔隙度和比表面积大的特点,可以用于制造质量轻,且具有选择性吸附功能的新型防护用品。
这种新型防护用品对汽溶胶有很强的阻挡性,从而对生物化学武器有很好的防护性,同时不第32卷第12期2004年12月化工新型材料N EW CHEMICAL MA TERIAL SVol132No112・9・作者简介:王永芝,女,吉林大学化学系在读博士,主要从事复合纳米纤维性质及应用研究。
阻挡水蒸气的扩散,保证了穿着的舒适性[1～3]。
有研究表明,Pt和TiO2纳米颗粒对一些神经性毒气有很强的降解作用,将这些具有类似功能的组分掺杂到纳米纤维中,可以用于制作防护口罩和高性能防护服[4]。
1999年,诺贝尔化学奖获得者2美国宾夕法尼亚大学化学系教授麦克迪尔米德提出了复合纳米纤维的概念,他将纳米级粒子与纳米纤维进行复合,这种复合纳米纤维在国防方面显示出了诱人的应用前景。
许多金属纳米粒子对海洋微生物具有杀伤力,将铜、镍等纳米粒子渗入到高分子纳米纤维中,合成导电无纺布,再把小块的无纺布渗入到涂料中,用这种涂料覆盖舰体,在海浪的冲击下,涂层中会产生微弱的电流,从而避免海洋生物在舰壁的附着,解决了海军舰艇的防腐难题。
2.2 提高材料机械性能方面常规的微米纤维,特别是像玻璃、碳黑等工程纤维最重要的应用之一是作为增强剂与其他材料复合,提高材料的硬度、强度、韧性等机械性能。
纳米纤维加固复合材料具有微米纤维复合材料无法比拟的优点。
例如:由于微米纤维和透明基体材料的折光率不同,所得到复合物的光散射变得不透明,而纳米纤维将会克服这一弱点。
因纳米纤维的直径(1～1000nn)明显小于可见光波长(340～850nm),与基体材料的复合物在透光性方面不会发生变化[4]。
目前关于纳米纤维用作增强剂的研究多数是涉及碳纳米纤维和碳纳米管[5,6]。
碳纳米纤维与碳纳米管的复合材料密度仅为钢铁的1/6,但强度却是钢铁的100倍。
这种复合材料适用于制作各种抗冲击用品。
有研究表明[7,8],对使用尼龙纳米纤维无纺布膜和环氧树脂制备成功的复合膜和单组分膜进行张力试验,复合膜中纳米纤维含量很低,但复合膜的强度和硬度却显著提高。
纳米纤维除了可以提高复合材料的强度和硬度,还可以增加材料的韧性。
众所周知,层压材料常会出现层脱现象,最近美国的Dienis和Reneker[9]发明一项专利,在层压材料的薄层间使用纳米纤维来提高材料的抗层离性。
在层压材料每层的界面间添加纳米纤维,层压材料的重量和层间距离几乎不变,但层间韧性却大大提高。
2.3 高效过滤介质方面许多领域都需要使用过滤介质,过滤效率与过滤介质的纤维细度密切相关。
因过滤介质的通道和结构单元需与被过滤物质的粒子大小相匹配,将纳米纤维应用到过滤介质中,就可以除去气体或溶液中纳米级的粒子[10,11]。
据有关报道[12],用纳米纤维制作的过滤器可以过滤汽溶胶,适用于净化空气。
纳米纤维与某些选择性试剂复合的纤维被用于开发制作分子过滤器,将有可能实现水汽与有机气体和CO2与O2的分离。
也还可用于过滤生化武器中的有毒试剂。
Freudenterg Nonnorens[13]是当今世界上使用纳米纤维制作高效过滤器的最早厂家,生产的过滤器被应用到许多重要领域。
2.4 药品传输方面药品在人体内的溶解速度是影响人体对药品吸收的关键因素。
固体状药品的溶解速度随药品及载体表面积的增加而加快。
许多研究表明[14～16]:纳米纤维在药品传输方面有巨大的应用潜能,通过设计可以将药品与纳米纤维进行复合,控制药品在人体内进行立即释放、缓和释放和延迟释放。
2.5 生物材料方面从生物学的观点来看,整个人体的组织和器官几乎都是纳米结构单元的沉积,像骨头、牙齿和皮肤等都是多种纳米结构在纳米尺度上的排列。
人体细胞易于附着在直径小于细胞本身的纤维周围进行再生[17],基于这一现象,纳米纤维将成为重要的生物材料。
开发和研制用于修复或替换人体坏损组织和器官的新型生物材料一直是组织工程和生物材料领域最具挑战性的工作。
近几年,人们在尝试用纳米纤维制作细胞接种、转移和生长模板等方面取得了一定的进展[18～20]。
有研究者使用生物高分子和生物可降解高分子的电纺丝纳米纤维来研制一种支架,能够使细胞附着在上面并向内生长最终实现生物复制,用于替换生物母体内坏损的组织和器官。
以(D,L)丙交酯2羟基乙酯聚合物为原料,电纺丝法制备的纳米纤维可制作一种支架,支架的孔隙度和机械强度与人体组织细胞质的结构非常相似,用作细胞附着和繁殖的载体。
研究表明:接种在这种支架上的细胞能保持原有形貌,并能沿纤维方向定向生长。
Mathews[21]研制了与弹性蛋白相类似的高分子纳米纤维,并用它模拟了动脉血管壁上蛋白质纤维的生物功能。
Buchko[22]用具有连接功能的类似丝绸的高分子纳米纤维制作了生物相容性薄膜,这种薄膜可以植入中枢神经系统,有助于修复断裂的中枢神经。
另外,将纳米纤维膜附着在植入生・1・化工新型材料第32卷物体内部的硬质器件表面作为缓冲界面,能够减小母体组织和植入物在硬度上的不相匹配,大大减弱植入物与母体的排斥作用。
生物相容的纳米纤维制作的包伤用品在治疗体表创扎方面有显著的优越性。
用传统的医用纱布包扎伤口,除去纱布后易留下疤痕。
而纳米纤维制成的无纺布膜是一个结构精细多孔的薄膜,不仅能防止汽溶胶的进入和细菌的滋生,还可迅速吸收伤口的渗出液,在除去后不会留下明显的疤痕[23]。
纳米纤维易于生物降解,用它缝合伤口,不必拆线,能简化医疗程序。
2.6 精密电子和光学器件方面导电纳米纤维中特殊排列的高分子聚集体,通常称为结晶缺陷,使纳米纤维内的高分子本身具有传输和转动功能[23]。
以纳米纤维作载体能将纳米器件排布起来,同时又能互相连接成大规模集成电路。
Machirnid[24]研制成功一种纳米纤维,能够应用到微电子和光电子领域,最近该纳米纤维在场效应管的研究中取得了令人满意的结果。
由于电化学反应速度和电极表面积成正比,因此高表面积的导电纳米纤维膜非常适用于制作高性能电池和多孔电极。
韩国的一篇专利报导了纳米纤维膜制备锂电池的方法。
Ziegler[25]将光电染料复合到聚丙烯腈纳米纤维中,用于开发制作高性能电阻电池。
最近,有人以发光高分子与纳米纤维复合,发现复合材料的荧光发生了蓝移,这种材料有望在分子电子学等方面得到应用[26]。
3 展望与建议由于纳米纤维的制备技术还不完善,表面光滑、直径均匀、定向排列、单根连续的纳米纤维还无法工业化生产,这在很大程度上阻碍了纳米纤维的应用进程,使纳米纤维的应用仍处在实验室的研究和开发阶段,与大规模应用还有很远的距离。
目前,世界各国对纳米纤维技术的研究开发几乎在同步进行,十几年后纳米纤维领域的知识产权将会集中在美国。
美国在此方面投入了巨大的人力、物力和财力,应用研究非常活跃,以期制造出具有高附加价值的高功能、高性能材料。
欧洲对纳米纤维的研究开发没有像美国这样公开,许多是潜在进行。
日本、韩国、我国大陆和台湾省都在积极地进行中。
相比较而言,我国在这方面人力和物力的投入远远不及美国。
应该认识到,我国的化纤生产不但具有相当的生产规模,而且具有相当的技术实力,完全有能力、有条件进行纳米纤维及其应用的研究开发。
我们应该对其加大人才和资金的投入力度,依托具有实力的科研开发和生产单位,使我国尽快实现纳米纤维的工业化生产,形成具有自己知识产权的纳米纤维生产及应用技术。
