静电纺丝技术
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乳液静电纺丝技术是指在成纤高聚物中添加油包水型(W/O)或水包油型(O/W)的乳液后进行静电纺丝。
通过此法,可以将难溶的功能性物质分散在易成纤的高聚物载体中,形成均匀的纺丝乳液。
这种技术有如下特点和优势:
1. 通过调节纺丝参数,可以获得具有皮芯结构的纤维,这有助于拓宽静电纺丝技术的应用范围。
2. 在制备复合定形相变材料时,静电纺丝技术具有很大的优势。
相比于其他类型的制备方法,静电纺丝技术得到的纳米相变纤维具有可以人为控制调节的结构形貌及尺寸、较大的相变潜热和无需二次加工等独到的特性,因此可以广泛应用于调温纺织品领域。
3. 乳液静电纺丝可通过简易的单针头装置生产具有皮芯结构的相变纤维,此种相变纤维以相变材料为芯层,成纤高聚物为皮层,可有效实现相变材料在支撑材料内部的封装,解决材料在固-液相转变过程中出现的液体渗漏问题,因此相比于传统静电纺丝技术具有更显著的优势。
乳液静电纺丝可以采用至少两种不同的已知策略:首先,使用单个喷丝头,将乳液静电纺丝,因为参与乳液结构形成的乳液成分被重组,形成像同轴方法一样的核壳结构。
其次,当乳液结构允许在核壳纤维结构中重新取向时,可以使用多个喷丝板,从而提高生产率。
请注意,此项技术涉及的参数和工艺需要充分了解和考
虑一般静电纺丝工艺和相关参数才能成功形成纤维。
同时请注意,操作时要注意安全,防止发生电击等安全事故。
如需更多乳液静电纺丝技术信息,建议请教相关行业的专业技术人员。
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。
静电纺丝技术在医疗材料上的应用序言医疗材料一直是医学领域研究的热点之一。
如今,静电纺丝技术已经成为制备医疗材料的一种重要方法。
它的应用领域广泛,包括人工皮肤、血管支架、骨组织工程、药物缓释等。
本文将介绍静电纺丝技术及其在医疗材料上的应用。
什么是静电纺丝技术?静电纺丝技术是一种无需溶剂的纳米材料制备方法。
通常采用的是电纺纤维制备技术,它将高分子材料溶解在某种溶剂中,在高压电场的作用下,溶液从纤维喷孔中喷出,形成纳米级的纤维。
由于材料分散在溶液中,纤维上分布均匀,故静电纺织材料的结构更加致密,具有更好的力学性能。
静电纺丝制备出的材料通常为无序排列的纳米级纤维,具有很大的比表面积和表面能,表面活性物质易于与周围环境交互作用。
另外,静电纺织材料的孔隙结构及直径可以通过喷孔大小、材料组分及操作条件等参数进行调节,具有很好的可控性。
静电纺丝技术在医疗材料上的应用1. 人工皮肤由于烧伤等创伤的发生率不断增长,直接影响了新生组织的形成,催生了人工皮肤的需求。
静电纺丝技术制备的人工皮肤模板可以为真皮和表皮提供支撑,促进创伤愈合。
通常采用的是组合纱线制备方法,内层是仿生胶原蛋白纳米纤维、外层是聚己内酰胺纳米纤维,外观和力学性能均能与天然皮肤接近。
2. 血管支架血管支架的研究一直是生物医学学科的热点之一。
静电纺丝技术可以制备出纳米级细丝,并且可以控制孔洞大小、孔隙度和表面形貌等多个形态属性。
因此,静电纺织材料可以为血管支架提供细密的结构和高密度的网络结构,有利于细胞较好的附着和生长。
3. 骨组织工程骨组织工程是一种利用生物学、物理学和化学等多种学科手段来制备人工生物组织的方法,旨在恢复受损组织的功能。
而静电纺丝技术可以在高压电场的作用下,将各种生物材料溶解并形成纳米级纤维,制备骨组织工程支架。
其结构与骨骼相似,具有较高的生物相容性和力学稳定性。
研究表明,将纳米纤维与骨细胞且接触培养,有助于骨细胞的生长和分化。
4. 药物缓释随着新型药物的开发,药物缓释技术得到了广泛的关注和应用。
静电纺丝工作原理
静电纺丝是一种利用静电力将高聚物溶液或熔体拉伸成纤维的方法。
这种技术可以制备出直径非常细的纤维,常用于生产纺织品、滤料、医用敷料等产品。
静电纺丝的工作原理非常简单,但却是一种高效且广泛应用的纺织技术。
静电纺丝需要用到一个装置,通常是一个金属盘或者是一个金属网格。
在装置上方设置有一个喷嘴,喷嘴内装有高聚物溶液或熔体。
当高聚物溶液或熔体通过喷嘴喷出时,会形成一个细长的液柱。
接下来,通过一个高电压电源,将静电场施加到金属盘或金属网格上。
当高聚物液柱在喷出的同时通过静电场,液柱表面会受到静电力的作用,使得液柱表面带有电荷。
由于同性电荷相互排斥,液柱表面的电荷会使得液柱变得非常脆弱,容易发生拉伸。
在经过静电场的作用后,液柱会逐渐被拉伸成细长的纤维。
这些细长的纤维会在空气中自由悬挂,由于静电作用,纤维之间会互相排斥,形成一个均匀的纤维网。
这种纤维网可以收集在一个收集器上,或者通过辊筒进行整理,最终形成纺织品或其他产品。
静电纺丝的工作原理简单而高效,能够制备出直径非常细的纤维,具有很好的拉伸性和强度。
这种技术在纺织工业中得到了广泛应用,可以生产出高品质的纺织品,滤料等产品。
同时,静电纺丝还可以制备出微纳米级别的纤维,被广泛应用于医用敷料、口罩等领域。
总的来说,静电纺丝是一种简单而高效的纺织技术,通过静电力的作用,能够制备出直径非常细的纤维,具有广泛的应用前景。
通过不断的技术创新和改进,静电纺丝技术将会在纺织工业中发挥越来越重要的作用。
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。
静电纺丝技术在水处理中的应用研究随着人类对水资源的需求不断增加,水污染问题已成为世界面临的重要环境问题之一。
水污染严重影响着人类的生产和生活,因此研究水处理技术是至关重要的。
近年来,静电纺丝技术因其出色的性能在水处理领域备受瞩目。
一、静电纺丝技术概述静电纺丝技术是指利用静电力将高分子材料拉伸成无定形的纤维,并在电场作用下快速凝固而形成纳米级的纤维。
静电纺丝技术由于具有制备工艺简单、纤维细度可控、成本低廉和适用于各种高分子材料等优点而备受青睐。
二、静电纺丝技术在水处理中的应用研究2.1 环境污染物的去除静电纺丝技术可制备出具有高比表面积和较细孔径的纳米级纤维材料。
利用这种材料可以制备出其他吸附剂无法达到的高效吸附剂,对环境污染物进行去除。
例如,利用静电纺丝技术制备的纤维材料可以有效吸附重金属离子和染料等有害物质。
2.2 膜材料制备静电纺丝技术可以在不加压力下制备出大面积超薄且高品质的纳米级膜材料。
与传统制备膜材料的方法相比,静电纺丝技术少了许多步骤和化学试剂,制备的膜材料对水体中的有害物质有更好的去除效果。
因此,利用静电纺丝技术制备的高效膜材料在水处理领域中得到了广泛应用。
2.3 纳米材料的制备静电纺丝技术可用于制备生物纳米材料和无机-有机杂化纳米材料,这些纳米材料具有高比表面积、较小尺寸和良好的结构性能等特点,可以应用于水处理中。
例如,利用静电纺丝技术可制备出中空纳米纤维材料,被应用于水体中有害细菌的去除。
三、静电纺丝技术在水处理中的优势3.1 处理效果好静电纺丝技术所制备的吸附剂和膜材料具有较高的比表面积,能够更好地吸附污染物质,与传统的吸附和过滤技术相比具有更高的吸附容量和较好的去除效果。
3.2 制备工序简单相比较于其他制备高效水处理材料的技术,静电纺丝技术具有制备工序简单、成本低廉、生产效率高等优点。
纤维材料制备过程由于不需要采用激光或紫外光等特殊设备和条件,能够大大降低成本和技术门槛,为推广应用提供了更好的可行性。
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静电场将高分子溶液或熔融体拉丝成纤维的方法。
它具有成本低、生产效率高、可以制备纤维细、密、异性结构调控等优势。
近年来,静电纺丝技术在纺织、医药、环境保护等领域得到了广泛应用。
本文将对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行综述。
影响静电纺丝技术的因素主要有以下几个方面:一、高分子材料的选择静电纺丝技术适用于多种高分子材料,例如聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯等。
在选择高分子材料时,需要考虑其分子结构、分子量、熔点、溶解性等因素,以确保其适合静电纺丝工艺条件。
二、静电场的强度和分布静电纺丝过程中,静电场的强度和分布对纤维的拉伸和收集起到关键作用。
适当调整静电场的强度和分布可以改善纤维的拉伸性能和形状的均匀性,从而得到质量较好的纤维产物。
三、喷丝喷嘴结构喷丝喷嘴是静电纺丝工艺中至关重要的设备之一,其结构对纤维的形状、尺寸和性能有着重要影响。
合理设计和优化喷丝喷嘴结构,可以提高纤维的拉伸性能和收集效率。
四、工艺参数的优化静电纺丝工艺参数包括喷丝喷嘴的温度、静电场的电压、喷丝溶液的流速等。
合理优化这些工艺参数,可以有效控制纤维的直径、密度和形状,提高纤维的品质和产量。
静电纺丝技术的影响因素主要包括高分子材料的选择、静电场的强度和分布、喷丝喷嘴结构以及工艺参数的优化等方面。
针对这些影响因素,科研人员通过不断的实验研究和工艺探索,已经取得了许多有价值的研究成果。
下面,我们将结合相关研究成果,对静电纺丝技术在纺织、医药和环境保护领域的应用进行综述。
一、静电纺丝技术在纺织领域的应用静电纺丝技术可以制备直径较细的纤维,因此在纺织领域有着广泛的应用前景。
利用静电纺丝技术可以生产出具有纳米级直径的纤维,这种纤维具有良好的透气性、吸湿性和柔软度,被广泛应用于功能性纺织品的制备。
静电纺丝技术还可以制备具有微孔结构的纤维薄膜,这种薄膜可以用于过滤材料、隔离材料等领域。
通过调控静电纺丝工艺条件,可以控制纤维薄膜的孔径和孔隙率,从而获得具有特定过滤性能的纤维膜材料。
静电纺丝技术的发展与应用静电纺丝技术是一种将聚合物溶液或熔体通过高电压电场加工成纳米级或亚微米级细纤维和薄膜的方法。
20世纪30年代初,人们开始尝试利用电场加工聚合物溶液并制备纤维,然而,由于技术限制和仪器设备的不成熟,当时的静电纺丝方法仅能制备极细的纤维,而在20世纪60年代,小埃米娜姆教授改进了静电纺丝仪器,使得其可以在实验室中操作,从而推动了静电纺丝技术的发展。
近年来,静电纺丝技术得到了广泛的应用,尤其是在材料科学、生物技术、医学和纺织工业方面。
一、静电纺丝技术的原理及机制静电纺丝技术是通过施加高电压电场的形式使聚合物溶液在电场中快速溶解貌似喷雾的方式,将微小的液滴带入边缘后使其波纹和落下,瞬间形成纤维,这种纤维和传统方式打造的纤维不同,不仅细而柔软,而且纤维之间呈特殊结构,有许多间隔可以容纳其他物质,因此具有广泛的应用前景。
二、静电纺丝技术的优势与局限性相对于传统的制备方法,静电纺丝技术有着一系列的优势。
首先,静电纺丝能够制备出极细的细纤维,其尺寸可达到亚微米级,而一般化学合成方法难以制备细度小于几微米以下的材料。
其次,静电纺丝过程中,聚合物的分子结构和溶剂的化学性质均可以自由调控,从而可以设计出满足不同需求的纤维材料。
此外,静电纺丝还能够制备出独特的纤维结构和形态,如中空纤维、粗糙表面纤维、多孔纤维、核-壳结构纤维等。
然而,静电纺丝技术也存在一些局限性。
首先,纤维直径对静电纺丝过程的稳定性和产量有很大的影响。
当聚合物液滴的尺寸较小时,静电纺丝的稳定性会降低,且纤维产量也会减少。
其次,静电纺丝过程中,容易发生聚集和交联,造成纤维有缺陷或不能形成,降低产量和质量。
三、静电纺丝的应用(一)材料科学领域静电纺丝技术在材料科学领域中有广泛的应用。
可应用于制备纳米级材料,如纳米电子材料,纳米复合材料,纳米多孔陶瓷材料等。
在制备过程中可以自由控制各项制备条件,如聚合物的种类,溶剂质量分数,电场强度,注射速度等,在控制粒子尺寸、形貌、组分、晶形、表面性质等方面具有显著优势。
静电纺丝技术在纳米纤维领域中的应用纳米纤维是未来的重要材料之一,具有很多独特的性能,例如具有高比表面积、高强度、高弹性模量等特点,已经在许多领域得到应用。
其中静电纺丝技术是制备纳米纤维的一种重要方法,能够制备由生物材料、聚合物材料、无机材料等制备出各种纳米纤维材料,具有很高的研究和应用价值。
一、静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是指将高分子聚合物、胶体和微纳米粒子等可溶性物质在高电压下喷射出来的制备纳米纤维的技术。
其操作过程是在一个含有高电压的电场下,使用极细的喷嘴将高分子聚合物或其他溶液,通过喷雾、电晕等各种形式喷到地面上,形成一层非常细小的纳米纤维薄片。
在高压的作用下,喷射物质中的聚合物被强烈拉伸,从而形成非常细小直径为几十纳米的纳米纤维,然后将这些纳米纤维堆叠起来,形成纳米纤维材料。
二、静电纺丝技术的优点静电纺丝技术有许多优点,例如制备方便、成本低廉、制备纳米纤维的直径可以控制、具有良好的可扩展性等。
由于静电纺丝技术不能破坏原料中很小的颗粒,因此其纳米纤维材料可以很好地保持原始材料的性能,并且还可以通过添加其他物质来改变其性能。
静电纺丝技术可以制备出多孔、多层、复合等多种结构的纳米纤维材料,为许多领域的应用提供新的可能性。
三、纳米纤维由于其良好的性能,已经在许多领域得到应用,例如生物医学、环境保护、食品、新能源等。
其中,静电纺丝技术在各个领域的应用也越来越广泛。
1. 生物医学领域:静电纺丝技术被广泛应用于生物医学领域,制备出的纳米纤维材料可以使用于人工组织、药物缓释、细胞培养、组织工程等领域。
例如,研究人员使用静电纺丝技术制备出具有很好生物相容性和生物降解性的可吸收聚乳酸纳米纤维薄膜,用于人工组织修复。
2. 环境保护领域:纳米纤维材料具有高比表面积和高孔隙度,可以应用于空气和水中污染物的过滤和去除。
例如,通过静电纺丝制备的纳米纤维薄膜可以作为空气过滤器使用,可以有效地吸附空气中的PM2.5,净化空气。
静电纺丝技术应用现状及发展趋势概述静电纺丝技术是一种通过静电作用将高分子溶液或熔体纺丝成纤维的方法。
该技术具有高效、低能耗、易于操作等优势,因此在纺织、医疗、材料科学等领域得到广泛应用。
本文将以静电纺丝技术应用现状为基础,探讨其发展趋势。
一、静电纺丝技术应用现状1. 纺织领域静电纺丝技术在纺织领域得到了广泛应用。
通过调节溶液配方、纺丝参数等,可以制备出具有不同性能的纺织品,如细纤维滤材、高吸附性纤维、电磁屏蔽材料等。
此外,静电纺丝技术还可用于纤维增强复合材料的制备,提高材料的强度和导电性。
2. 医疗领域静电纺丝技术在医疗领域具有广阔的应用前景。
通过静电纺丝技术制备的纤维具有高比表面积和多孔结构,可以用于制备医用纺织品、修复组织工程支架、药物缓释系统等。
例如,静电纺丝技术制备的纤维材料可以用于制作创面敷料,具有良好的吸附性和渗透性,能够促进伤口的愈合。
3. 材料科学领域静电纺丝技术在材料科学领域发挥了重要作用。
通过调节纺丝参数和材料组分,可以制备出具有特殊结构和功能的纤维材料。
例如,静电纺丝技术可以制备出具有高比表面积和孔隙结构的纳米纤维薄膜,用于催化、传感和能源存储等领域。
此外,静电纺丝技术还可以用于制备纤维增强陶瓷材料、纤维增强金属复合材料等。
二、静电纺丝技术的发展趋势1. 工艺改进静电纺丝技术在溶液配方、纺丝参数等方面存在一些挑战,如纤维直径分布不均匀、低产率等问题。
因此,未来的发展趋势之一是改进静电纺丝工艺,提高纺丝的稳定性和一致性。
这可以通过优化溶液配方、改进纺丝设备和控制系统等措施实现。
2. 多功能材料开发随着对功能材料需求的增加,静电纺丝技术在制备多功能材料方面具有广阔的应用前景。
未来的发展趋势之一是开发具有多种功能的纤维材料,如光学性能、电子性能、力学性能等。
这可以通过改变纺丝参数、材料组分和纤维结构等方式实现。
3. 与其他制备技术结合静电纺丝技术在制备纤维材料方面具有独特的优势,但也存在一些限制。
静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用随着科技的进步与发展,纳米材料制备已经成为了材料领域中的一个热门话题。
作为一种新型材料,纳米材料在电子、医学、化工等领域都有着广泛的应用前景,因此,研究得到纳米材料的制备工艺和方法成为了科学家们的宝贵成果之一。
静电纺丝技术便是其中之一,它在纳米材料制备中的应用越来越受到人们的关注。
一、静电纺丝技术原理及特点静电纺丝技术,也称电纺技术,属于纳米材料制备的一种重要方法。
其基本原理是采用高电压电场作用下,将高分子聚合物喷射出来,经干燥及固化后,制成丝状纳米材料。
与传统的熔溶法、溶胶凝胶法相比,静电纺丝技术具有以下特点:1、高效性:静电纺丝技术制备的纳米材料具有高比表面积、高孔隙率、高比表面积、低密度等特点,能够充分提高材料的性能和效率。
2、易操作性:静电纺丝技术制备简单,设备成本低,能够得到均匀细长的丝状纳米材料。
3、多功能性:静电纺丝技术还能够制备多种结构、形态的纳米材料,例如:纳米纤维、纳米颗粒、纳米膜等。
二、静电纺丝技术在医学领域中的应用1、纳米材料骨修复材料随着年龄的增长,人体骨质疏松、骨折现象逐渐增多,其中还包括很多年轻人的骨折。
现代医学提出了纳米材料骨修复材料,它在一定的条件下,能够有效的修复受损的骨头,并促进骨头生长。
静电纺丝技术便是制备该材料的一种有效方法。
2、人造人体器官在人类器官捐献数量严重不足的情况下,人造人体器官的需求量逐渐增大。
纳米材料以其独特的优点--高比表面积、高比表面积、低密度,成为了人造人体器官的主要构造材料。
而静电纺丝技术也是制备该材料的主要方法之一。
三、静电纺丝技术在电子领域中的应用1、纳米电极材料静电纺丝技术能够制备出高比表面积、高微孔密度、低密度、高导电性、高稳定性的电极材料。
而电极材料能够解决传统电子元器件中电性能和外观挂钩的难题,极大的提升电子器件的性能和效率。
2、纳米传感器静电纺丝技术制备的纳米传感器,其灵敏度很高,能够检测到较低浓度或微量的气体和液体,能够被广泛的应用于空气污染、食品安全、医疗及生物领域等。
静电纺丝技术原理静电纺丝技术是一种利用静电力将高分子溶液或熔融聚合物拉伸成纤维的方法。
它是一种重要的纺织原料生产技术,也被广泛应用于医疗、过滤、电子、航空航天等领域。
静电纺丝技术的原理主要包括溶液制备、电场作用和纤维成形三个方面。
首先,溶液制备是静电纺丝技术的第一步。
在这一步中,高分子溶液或熔融聚合物需要通过溶剂处理或者加热使其成为可纺丝的状态。
在这个过程中,需要考虑溶液的浓度、粘度、表面张力等参数,以及对纤维性能的影响。
通过精确控制溶液的性质,可以实现对纤维直径、拉伸性能等方面的调控。
其次,电场作用是静电纺丝技术的核心。
通过在纺丝喷丝口周围建立高电场,可以使溶液或熔融聚合物在喷丝口处产生静电力。
这种静电力可以克服溶液或熔融聚合物的表面张力,使其形成一个锥形的喷丝液柱。
在这个过程中,需要考虑电场的强度、喷丝口的形状、喷丝距离等因素,以及对纤维形态和结构的影响。
通过精确控制电场的作用,可以实现对纤维形态和结构的调控。
最后,纤维成形是静电纺丝技术的最后一步。
在这一步中,形成的锥形喷丝液柱会在电场的作用下被拉伸成纤维,然后在收集器上沉积成纤维膜。
在这个过程中,需要考虑拉伸速度、收集器的形状、环境湿度等因素,以及对纤维形态和性能的影响。
通过精确控制纤维成形的过程,可以实现对纤维直径、拉伸性能等方面的调控。
综上所述,静电纺丝技术的原理主要包括溶液制备、电场作用和纤维成形三个方面。
通过精确控制这三个方面的参数,可以实现对纤维形态和性能的调控,从而满足不同领域对纤维材料的需求。
静电纺丝技术的发展为纺织原料生产和应用领域带来了新的机遇和挑战,也为人类社会的发展和进步做出了重要贡献。
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。
静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用案例解析静电纺丝技术是一种常用的纳米材料制备方法,通过将高分子溶液通过高电压静电纺丝枪喷射至基底上,从而制备出纤细的纳米纤维。
这种技术具有简单、高效、低成本的特点,被广泛应用于纳米材料的制备领域。
本文将通过分析一些静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用案例,探讨其在纳米材料制备中的重要性和前景。
首先,静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用案例之一是纳米纤维的制备。
通过调节溶液的浓度、聚合物的分子量和流速等参数,可以制备出不同直径的纳米纤维。
例如,研究人员使用静电纺丝技术制备出了直径仅为100纳米的纳米纤维,这种纳米纤维具有大比表面积和高孔隙率,可应用于领域诸如过滤、吸附、催化等。
其次,静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用案例之二是纳米复合材料的制备。
在静电纺丝过程中,可以将纳米颗粒掺入高分子溶液中,使纳米颗粒均匀分散在纳米纤维中。
这样制备的纳米复合材料不仅可以继承纳米颗粒的特殊性质,还具备了纳米纤维的高比表面积、高强度等特点。
例如,研究人员采用静电纺丝技术将纳米颗粒掺入聚合物溶液中,制备出了具有高导电性的纳米复合纤维,可用于柔性电子器件等领域。
此外,静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用案例之三是纳米薄膜的制备。
通过在静电纺丝过程中调节喷射距离和基底的运动速度,可以制备出不同厚度的纳米薄膜。
这种纳米薄膜具有高比表面积和可控的孔隙结构,可用于领域如传感器、光学器件等。
例如,研究人员使用静电纺丝技术制备出了具有高透明度和高导电性的纳米薄膜,用于透明电子器件中,如透明电极、柔性显示器等。
总的来说,静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用案例非常丰富。
通过调节参数,可以制备出具有不同结构和性质的纳米材料,满足不同领域的需求。
静电纺丝技术不仅简单、高效,还能够制备出大量纳米材料。
未来,随着技术的进一步发展,静电纺丝技术在纳米材料制备中的应用前景将更加广阔。
然而,静电纺丝技术在纳米材料制备中还存在一些挑战和局限性。
静电纺丝技术在细胞生物学中的应用静电纺丝技术(electrospinning)是一种利用高压电场使聚合物液体溶液产生喷丝的现象,将其沿电场线拉伸成纳米级或微米级细纤维的方法。
近年来,这项技术被应用于各个领域,如纺织、材料、环境保护、药物传递和组织工程等方面。
在细胞生物学中,静电纺丝技术也得到了广泛的应用,特别是在细胞仿生纳米材料的设计和制备等方面。
一、静电纺丝技术的优点静电纺丝技术与其他传统纳米材料制造方法相比,具有以下优点:1. 生产成本低:静电纺丝技术所需的材料、工具和设备成本较低,可大规模生产纳米级细纤维。
2. 纳米级细纤维质量稳定:静电纺丝技术通过精确控制电场、压力、溶液浓度等参数,可获得高质量的纳米级细纤维。
3. 可调性强:静电纺丝技术的参数可控性强,可对产生的纳米级细纤维的形态、大小和物理性质进行调整。
4. 应用广泛:静电纺丝技术生产的纳米级细纤维不仅可以用于材料制备,还可用于生物医学领域,如生物传感器、细胞仿生材料等方面。
二、静电纺丝技术在细胞仿生材料中的应用1. 细胞载体细胞载体是指用于传递药物、基因,促进组织修复和再生等的一种材料,常常被用于治疗各种有害疾病。
静电纺丝技术可以生产出细纤维网,其形态类似于真皮基质,可以被用于细胞载体,嵌入相应的药物或基因,可以实现定向传递和调控。
2. 三维生物打印三维生物打印是一种将细胞种植到三维打印材料中,可构建组织和器官的技术。
在三维生物打印中,静电纺丝技术被用于生产细纤维薄膜,用于支撑和组织维持。
3. 生物传感器生物仿生传感器是一种模拟生物敏感器官促进化学或物理信号转化成电学信号的装置。
通常生物传感器利用细菌、真菌、酵母等微生物或某些生物分子进行检测,而静电纺丝技术可以将这些微生物或生物分子附着在纳米级细纤维上,能够优化检测精度和灵敏度。
4. 细胞培养基材料静电纺丝技术还被应用于细胞培养基材料中。
细纤维网可以提供表面积和孔隙度,满足细胞的营养需求和生长繁殖。
熔体静电纺丝技术一、介绍熔体静电纺丝技术是一种制备纳米纤维的新兴技术。
它是通过将高分子材料加热至熔融状态,然后利用高压电场将熔融液拉伸成纤维,最终获得直径在几纳米至几百纳米之间的纤维。
这种技术具有高效、简单、可控的特点,广泛应用于材料科学、纤维制备、能源储存等领域。
二、原理与过程1. 基本原理熔体静电纺丝技术基于静电力的作用。
当物体处于高压电场中时,表面的自由电子会受到电场力的作用,产生电荷分离,形成静电力。
在高分子熔融状态下,受到电场作用力的拉伸,形成纳米纤维。
2. 纤维形成过程熔体静电纺丝技术的纤维形成过程包括以下几个步骤:•高分子材料预热:将高分子材料加热至其熔融点以上,保持在熔融状态。
•材料输送:将熔融液通过喷嘴或者针尖的小孔,形成液滴。
•液滴伸展:在高压电场的作用下,液滴被拉伸成纤维。
•纤维固化:经过空气中的传热,纤维冷却固化形成。
•纤维收集:通过旋转杆或者收集器,将纤维收集起来。
三、优势与应用1. 优势熔体静电纺丝技术相比传统纤维制备技术具有以下优势:•快速制备:纤维形成过程简洁高效,制备时间短。
•纤维直径可控:通过调节加热温度、喷嘴或者针尖直径、高压电场强度等参数,可以制备不同直径的纤维。
•结构可控:通过添加不同的功能性材料或者改变纤维形成过程中的条件,可以获得不同结构的纤维。
•大面积制备:可以通过并联多个纤维收集器,实现大规模的纤维制备。
2. 应用熔体静电纺丝技术在多个领域具有广泛的应用前景:•纺织品领域:用熔体静电纺丝技术制备的纤维具有超细的纤维直径和大比表面积,可以用于制备高性能的纺织品,如防水透湿纺织品、阻燃纺织品等。
•材料科学领域:通过控制纤维结构和添加材料,可以制备具有特殊功能的纳米纤维材料,如滤水材料、电池隔膜材料等。
•医药领域:熔体静电纺丝技术可以制备纳米纤维支架,用于组织工程和药物的控释。
•能源储存领域:通过改变纤维结构和组成,可以制备高效的电极材料,用于超级电容器和锂离子电池等能源储存设备。
静电纺丝技术的发展和应用随着纺织材料的不断发展,越来越多的科技手段被应用于纺织行业。
其中,静电纺丝技术作为一种新型的纺织技术,在过去几年里取得了长足的发展,成为近年来备受关注的话题。
本文将从静电纺丝技术的起源、工作原理、发展现状和应用前景等角度探讨静电纺丝技术的发展和应用。
一、起源与发展静电纺丝技术起源于20世纪30年代,最初被用于合成聚合物纤维的生产。
但该技术在当时尚处于实验室规模,应用领域也较为狭窄。
而随着新型材料的不断涌现,静电纺丝技术逐渐被推广应用,尤其是在医疗、纺织、材料和环境等领域,静电纺丝技术已经成为了一种重要的纺织技术。
二、原理与工作静电纺丝技术主要的原理是用高电场将聚合物溶液或熔体数十倍拉伸成微米甚至纳米级的纤维,然后在有氧环境下形成无定形聚合物或纤维形态。
具体来说,静电纺丝技术需要一个电纺丝机。
其中含有高电压发生器、高压电极和气流控制系统等部分。
将聚合物溶液或熔体经过电解杯注入电纺丝机,高电压作用下,液体会被分成数千个微小的液滴,并在电场中被拉伸成纤维。
在纤维形成的同时,还会通过空气中传递的热量将聚合物干燥成固态。
三、发展现状在目前的研究中,静电纺丝技术发展不断,涉及到聚合物的种类、溶液的浓度、电场强度等方面的研究。
同时,为了推动静电纺丝技术的发展,一些新型的电纺丝技术也开始出现,比如说有机陶瓷电纺丝技术、3D打印电纺丝技术等。
总的来说,静电纺丝技术未来的发展具有巨大的潜力。
四、应用前景静电纺丝技术在生物医学材料、纤维及制品行业、环保及其他领域有着广泛的应用前景。
举例来说,在医疗领域中,静电纺丝技术可用于生物材料和组织重建,如实现纤维蛋白的3D结构、仿生材料、组织工程等。
在纺织行业中,作为新一代纺织技术,静电纺丝技术能够制备超细纤维和纳米米级纤维,满足越来越高要求的纤维需求,并且具备可定制化、可控性强等特点。
此外,静电纺丝技术的应用还涉及到环卫、空气净化、能源等多个方面。
总之,静电纺丝技术作为一种新型纺织技术,具有十分广阔的应用前景。
静电纺丝(Electrospinning)是一种利用静电力将高分子溶液或熔体拉伸成纤维的纳米级制备技术。
这一过程通常涉及以下几个步骤:
1. 准备溶液:首先,将高分子材料溶解在适当的溶剂中,制备成均匀的溶液。
对于某些高分子,可能需要加热使其溶解。
2. 静电施加:将导电针插入高分子溶液中,并通过高压电源施加静电,使针尖带电。
这通常需要一个高电压发生器和一个接地的收集板。
3. 液滴形成:在静电作用下,溶液中的高分子颗粒会被带电并聚集在针尖附近,逐渐形成一个带电的液滴。
4. 纤维拉伸:当液滴的体积和质量增加到一定程度,静电力足以克服液滴的表面张力时,液滴会从针尖喷射而出,形成纤维。
5. 纤维收集:带电的纤维在空中飞行,逐渐失去溶剂并固化,最后落在接地的收集板上,形成纳米纤维膜。
6. 后处理:收集的纳米纤维膜可能需要经过干燥、热处理或其他化学处理过程,以提高其性能或赋予其特定的功能。
静电纺丝过程中,纤维的直径可以通过调整溶液的性质、施加的电压和收集板与针尖之间的距离等参数来控制。
这种技术可以用来制备具有不同形态和结构的纳米纤维,如无序网络、有序排列或特定图案的纤维。
静电纺丝在纳米材料科学、生物医学工程、纺织品制造等领域有着广泛的应用前景。
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。
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。由于静电雾化技术与静电纺丝技术原理类似,所以前者的研究也为后者提供了一定的理论基础[4]。因为静电纺丝过程涉及到的学科领域很多,所以至今对它的研究仍处于探索阶段,虽然早在1934年,Formals就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,在其专利中,他公布了如何以丙酮作为溶剂的醋酸纤维素溶液在电极间形成射流,从而在静电推力下产生聚合物纤维。 静电纺丝技术的思路最早来源于人们对液体在电场力作用下的电喷射行为的研究。Raleigh在1882年研究发现,当液滴承受的电场力超过表面张力时,其原本的平衡状态被打破,悬挂在金属喷丝头上的液滴就分裂成一系列带电小液 滴,这种不稳定现象后来被称为“Raleigh Instability”。Taylor自19 1 5年以来研究了液滴在电场下发生分裂的问题,他发现随着电场强度的增加,其原本处于平衡状态的液滴逐渐被拉长,当液滴所承受的电场力和表面张力数值相等时,就形成了顶角为℃的圆锥,这种带电的锥体后来被称为Taylor锥。在对液滴在电场力作用下的拉伸和分裂过程有了一个基本的认识之后,液体的电喷技术被逐渐应用于制备精细纤维,从而逐步发展成为获得高聚物纳米级纤维的静电纺丝技术。上世纪九十年代,Reneker教授所在的研究小组对一系列高分子材料进行静电纺丝,还对电纺丝过程中纤维的形成机理做了详尽阐述,进一步完善了静电纺丝技术的理论基础[6]。目前,对电纺丝技术的研究也仅仅局限于从射流动力学和不同聚合物纺丝等角度作一定的分析,而且静电纺丝的应用范围也很狭窄。近年来,由于纳米技术的迅速发展,推动了高压静电纺丝这种可用于制备纳米级纤维的技术的研究工作[7]。 静电纺丝制备微纳米多孔纤维的方法有多步法和一步法。 静电纺丝一步法制备纳米多孔纤维是通过将聚合物溶解在高挥发性的溶剂中,通过静电纺丝的过程,高分子的微小液体流在高压电场中被高速拉伸、溶剂发生快速挥发,促使液体流发生快速相分离,形成溶剂富集相和聚合物富集相,聚合物富集相固化最终形成纤维骨架,而溶剂富集相则形成纤维的孔道。 静电纺丝多步法又可以分为以下几种:(1)不同聚合物共混静电纺丝后处理法。该方法是分别制备两种聚合物纺丝液并将其按一定比例混合或将两种聚合物共同溶解在同一溶剂里,静电纺丝成型后,再通过后处理工艺去除其中一种成分,从而形成多孔结构。后处理工艺包括热降解、溶剂萃取和紫外光照射交联处理等方式。(2)聚合物溶液中添加无机成分静电纺丝后处理法,是通过在所制备的聚合物纺丝溶液中添加无机盐作为成孔剂,在溶液静电纺丝成型后,去除无机盐而形成纳米多孔结构。(3)聚合物溶液掺杂静电纺丝后处理法。该方法是在聚合物溶液中添加可溶性金属盐溶液或纳米粒子,共混后形成均匀溶液,再通过静电纺丝制备纳米纤维,经高温煅烧后去除有机成分,即可得到具有高比表面积的无机纳米多孔纤维。
二 静电纺丝技术的装置与原理
静电纺丝装置 静电纺丝装置主要分为3个部分:高压直流电源,喷丝装置和目标电极,如图1所示.直流高压电源的作用是提供高压,在喷丝装置与目标电极之间形成强电场,以便对带电聚合物进行高倍拉伸,电压一般在1 50 kV之间.喷丝装置一般由储液装置和喷丝部分组成[8].储液装置常由于喷丝装置的加压而带电,且存在给液量不均匀的问题,往往给工业化生产带来很大不便.喷丝部分对空间电场分布有很大影响,存在很多变化.目标电极的作用是提供负极,以便收集纤维,研究者均采用接地的方式;但是因为它对空间电场也有很大影响,所以不同的研究者所采用的纤维收集装置也有所不同,如图2[9]所示: 图2各种类型的目标电极 静电纺丝的原理 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,表面产生电流[10]。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[11]。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非织造状的纳米纤维.静电纺丝的思路6O年前就产生了。然而对静电纺丝的大量实验工作和深入的理论研究,却是近1O年中随纳米纤维的开发才完成的。当前,静电纺丝已经成为纳米纤维的主要制备方法之一。对静电纺丝的研究较深入而且 涉及到很多方面,Fong H.等研究了静电纺纳米纤维的形成,详细分析射流的过程变化;Bunyan N.等研究了在牵伸过程中纳米纤维的形态、取向及沉积的变化,重新设计工艺来控制纳米纤维在接受装置上的沉积,具体工艺是通过对射流路径、接受装置的设计和熔体性质的控制来实现的;Jun Z.等研究了静电纺丝中表面张力,溶液粘度,溶液传导率,聚合物玻璃态转变温度对纤维形状尺寸的影响,发现其中溶液粘度的影响最大;Greiner A.详细分析了影响静电纺丝制造出的纳米纤维的外形的几乎所有的参数[12]。 目前,国内只有中国纺织科学研究院张锡伟 ,等人采用过静电纺丝法,纺制纳米纤维聚丙烯腈纤维毡。聚丙烯腈纤维是制备碳纤维的主要原料,将纳米级聚丙烯腈纤维毡经过预氧化及氧化加工后可制成纳米级碳纤维毡,碳纤维越细,碳纤维复合材料的粘合性能就越好。采用高分子溶液,电压30~60 kV,喷头孔径~ mm,接收距离15~25 cm,纺出的纤维直径在200~500nm之间[13]。
三 静电纺丝技术的生物医学应用
医用防护 静电纺丝纳米纤维膜较传统织物具有更好的气体交换能力和湿蒸气的扩散能力,可以充分吸收分泌物,透气透湿性好,可用于伤护领域,如防护服、防毒口罩等外部防护,也可作为生物敷料、可降解绷带等内敷性物料,且与生物组织有高度的相容性,不会产生感染等副作用。静电纺丝还可制备纳米级的仿生纤维绷带,促进伤口愈合后可被人体自然吸收降解。
药物缓释 临床上,因为治疗需要的不同,有些药物必须在体内逐步释放到身体组织中才可达到满意的治疗效果[14],而某些治疗过程则需要非常快速的药物释放[15]。纳米纤维还可以作为一种良好的包覆膜,通过在纺丝溶液中加入颗粒及聚合物,可将聚合物包裹在静电纺丝后的纤维里面,达到控制释放的目的。 Jiang[16]研究了载有聚乙二醇-g-壳聚糖(PEG-G-chitosan)的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)静电纺丝纳米纤维用于控制布洛芬药物的传递。美国阿克隆大学成功将蛋白质、花粉颗粒包裹在纤维里,用于室温下储存蛋白质[17]。同轴静电纺丝技术可用来制备“壳-芯”结构的药物包覆纳米纤维。有学者[18]成功地采用同轴共纺技术用可降解的聚合物PCL和PLLA包覆脂溶性的白藜芦醇、水溶性的硫酸庆大霉素和盐酸四环素。
组织工程支架 天然细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)是直径分布在几十到几百纳米的蛋白纤维,主要是胶原蛋白和弹性蛋白纤维形成具有三维结构的网状结构,为