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静电纺丝技术的原理及应用前景随着时代的发展，科技的不断进步，纺织工业也不断得到新的提升，其中静电纺丝技术是近年来突破性的技术之一。
静电纺丝是一种新型的材料制备方法，这种方法可以制备出极细的纤维，具有应用前景广阔。
一、静电纺丝技术的原理静电纺丝是指通过高压电场将高分子材料纤维化的一种方法，其原理是利用电场的力量将聚合物液滴从尖端拉伸，喷到距离高压电极的距离处，同时在喷雾丝所在的电场下强制拉伸成纤维形状。
这种方法可以制备出直径从几纳米到几微米的纳米级纤维。
在静电纺丝技术中，原料物质首先通过溶液的形式送入静电纺丝装置中。
将溶液注入静电喷射电极中，当喷出的溶液滴遇到高压静电场时，液滴表面产生了电荷，由于同性相斥，液滴表面会产生一种电势差，从而导致溶液滴的形成变成了锥状，直至其顶端形成了一个纤维化的喷嘴。
当荷电的液滴通过电场的作用被拉伸时，产生了“喷点”对应的“收点”，在喷点到收点之间产生了电张力，从而拉伸液滴，形成如丝质般的超细纤维。
二、静电纺丝技术的应用前景1. 医疗卫生领域静电纺丝技术在医疗卫生领域的广泛应用。
由于其制备的纤维可模拟自然生物纤维的结构，因而制得产品具有很好的生物有效性，可以用作人工血管、人工血小板、人工心脏瓣膜、骨结构支架等等。
也可以制备用于防疫物资、医疗包装、医用敷贴等等。
2. 纺织领域静电纺丝技术在纺织领域是一种绿色技术。
传统的纺织产品采用有机溶剂、洗涤液等，会产生大量的有害气体和废液，造成严重的环境问题，而静电纺丝可以在无需溶剂的情况下将纤维化，不会污染环境，符合绿色可持续发展的理念。
由于其优秀的性能，静电纺丝技术的应用在穿戴、防守装备、运动装备等方面具有广阔的前景。
3. 能源领域静电纺丝技术可以制备高性能的锂离子电池、超级电容器等能源材料。
新型锂电池具有高比能量、长循环寿命、快速充放电等特点，已经成为电动汽车、移动设备等新型电源的首选。
静电纺丝技术可以制备纳米级、微米级的无序三维材料结构,极大提高了锂离子电池和超级电容器电极的电荷传递速率。
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。
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。
静电纺丝法制备高效空气过滤材料的研究进展刘朝军;刘俊杰;丁伊可;张建青;黄禄英【摘要】为更好地通过静电纺丝技术制备高效空气过滤材料,促进静电纺丝纳米纤维膜在高效空气过滤领域的产业化应用,全面综述了近年来国内外关于静电纺丝技术制备高效低阻和功能型高效空气过滤材料的最新研究成果.对具有球状、纳米蛛网结构的三维立体高效低阻滤材、驻极体增强高效低阻滤材,以及具有耐高温、抗菌和可降解特性的功能型滤材进行了重点介绍,并回顾了其研究进展,分析和讨论了现有研究中存在的问题和不足.认为静电纺丝纳米纤维膜具有生产工艺简单高效、结构可控、分离精度高、适用性广泛等显著优势,在高效空气过滤领域的发展和应用前景十分广阔.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】9页(P133-141)【关键词】静电纺丝;空气过滤;纳米纤维;高效过滤材料【作者】刘朝军;刘俊杰;丁伊可;张建青;黄禄英【作者单位】室内空气环境质量控制天津市重点实验室,天津 300072;浙江金海环境技术股份有限公司,浙江绍兴 311817;室内空气环境质量控制天津市重点实验室,天津 300072;浙江金海环境技术股份有限公司,浙江绍兴 311817;浙江金海环境技术股份有限公司,浙江绍兴 311817;浙江金海环境技术股份有限公司,浙江绍兴311817【正文语种】中文【中图分类】TQ028.2近年来，空气污染形势日趋严峻[1]，其中，环境中的PM2.5具有粒径小，能在大气中长期滞留且可远距离输送，易携带有害物质等特点[2-3]，是对人类健康威胁最大、最具代表性的大气污染物[4-5]，易诱发哮喘、肺癌及各种心血管疾病如高血压、心力衰竭和心肌梗塞等[6-8]，还会导致现代精密制造业如大规模集成电路等产品的不良率升高。
人们研究并开发出了多种用于去除环境中细微颗粒物的方法和技术措施，其中采用纤维介质进行物理过滤的高效过滤器(HEPA)被认为是最有效、最可靠和最经济的设备[9]，在医疗卫生、精细化工、高精密电子设备、食品无菌包装及航空航天等领域的应用愈来愈广。
静电纺丝技术的创新和应用随着科技的不断进步和人类对生活品质的不断追求，纺织行业也在不断创新和发展。
静电纺丝技术就是其中的一种创新性技术。
它通过利用电场作用，将高分子溶液或熔融高分子挤出成细丝，然后经过拉伸与固化处理，形成了呈现出良好力学性能的超细纤维。
这种技术被广泛应用于环保材料、医疗卫生、纺织品等领域。
一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术是一种运用电场作用的技术。
在电子学用户视中，这是一种电纺技术。
电场作为一种力，常用于分离和聚集极性物质。
在静电纺丝技术中，液体高分子材料被通过注射泵加到电极板上，然后通过高压的电极药液被喷射成气雾，当果冻状的气雾出现时，它们进入到了电场中，在电场的作用下，材料的细丝从气雾中形成，再被传输到收集器上。
静电纺丝技术主要包括三个步骤：高分子材料的加工和处理、材料的喷射和拉伸，最后是收集和凝固。
在最后一步集束凝固的过程中，液态的高分子溶液或熔融高分子会快速地固化成为超细纤维。
这些超细纤维具有高比表面积、高孔径、高强度和优异的其他性能。
二、静电纺丝技术的应用领域目前静电纺丝技术的应用领域越来越广泛，它的应用不仅在环保材料领域，还包括了医疗卫生和纺织品领域。
1、环保材料领域静电纺丝技术在环保材料领域的应用主要是以高性能纳米材料的形式得以应用。
如在空气过滤、催化、光催化、光伏领域获得广泛使用。
比如研究显示，利用静电纺丝技术制备的纤维材料能够广泛应用于油水分离、水处理、除甲醛、去污等环保专业领域。
2、医疗卫生领域静电纺丝技术在医疗卫生领域的应用也取得了很大的成功。
如-型石代替口腔补骨材料的研究；多金属离子掺杂聚碳酸酯半导体的研究与应用；静电纺丝技术制备的生物材料在人工器官等方面的应用，都取得了很大的突破。
3、纺织品领域静电纺丝技术在纺织品领域的应用主要在于制备纳米纤维材料。
这种材料在保暖、舒适和环保等方面的性能都非常优异。
当然，在运动服、旅游用品、户外用品、维修材料等多个领域，用静电纺丝技术制备的产品，也得到了广泛的应用。
静电纺丝与静电纺丝纤维的制备及其在生物医学和环境领域中的应用研究静电纺丝技术是一种重要的纳米纤维制备技术，可以制备出高比表面积、高孔隙度、高比强度、高比模量等优良性质的纳米纤维，且成本较低、易于操作。
静电纺丝技术已广泛应用于纳米纤维纺丝、纳米纤维生物医学、纳米纤维过滤等领域。
本文主要介绍静电纺丝技术及其在生物医学和环境领域中的应用研究。
一、静电纺丝技术1.1 静电纺丝原理静电纺丝技术利用高电场作用下，聚合物溶液中的聚合物分子会快速电荷中和并且溶液中的静电势储能量将导致溶液的表面张力下降，从而促进聚合物溶液的流动性和拉伸性增强以及放电纺丝纺出[1, 2]。
聚合物分子在高电场下电荷中和并且电迁移后获得一个电荷，最后在导电板上出现极细的纳米纤维。
其实现过程是象征了固体电化学、电流控制、流体力学等复杂的物理化学过程。
静电纺丝技术所获取的纳米纤维直径通常在20~500 nm的范围之内（常规纺丝技术得到的普通的毛细纤维直径约为1-20 μm）。
1.2 静电纺丝制备方法1.2.1 单喷液法该方法主要是将聚合物溶液和推动气体一起通过一根电极，在电场作用下获得悬浮状态的纳米纤维。
其优点在于降低了操作复杂度，提高了纳米纤维的收集效率，并且获得的纳米纤维可以组成二维或三维的网状结构，具有更大的特异表面积，展示了多元化应用的前景。
1.2.2 电纺丝法电纺丝法又被称为直流静电纺丝法，其主要是通过在电极之间建立电场，使用相应的电压和电流进行纳米纤维的制备。
通常分为连续纺丝和多孔膜纺丝等方式。
这种纳米纤维化过程易于实验室操作，可以实现大批量生产，非常适合进行生物医学和过滤等领域的应用。
1.2.3 喷枪静电纺丝法该方法采用具有极小喷头的枪头来产生静电纺纤。
这种方法具有非常高的可控性和灵活性，并且可以获得很高的静电场。
二、静电纺丝纤维在生物医学领域中的应用2.1 组织工程静电纺丝技术可以制备出纳米直径的纤维，这可模拟人体间隙和微血管结构得到应用。
静电纺丝法制备pvp纳米纤维研究进展学院：材料科学与工程学院专业班级：材料化学151学生姓名：学号：指导教师：1成绩：2018年6 月29 日静电纺丝法制备pvp纳米纤维研究进展王逸凡（材料科学与工程学院材料化学151班）摘要:采用双针尖平行放置的一对细小铜针作为接收装置，聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)无水乙醇质量分数为10%，电压25kV,在不同的旋转数下纺出了PVP纳米纤维绳在电纺丝喷丝针头和接收铜针间的静电库仑引力，以及纺丝间库仑斥力的双重作用下，电纺出PVP纳米纤维，纺丝电源中断后，一端的铜针固定，另一端作高速旋转，在接收器铜针的高速旋转下最终制得PVP纳米纤维用扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征实验结果表明，接收器旋转速度和接收距离对多纤维结构的形貌有显著影响讨论了纳米纤维的形成机理。
关键词:聚乙烯吡咯烷酮;静电纺丝;纳米纤维1.引言静电纺丝技术是一种简便低耗的微米和亚微米纤维制备技术高压电场克服了带电聚合物溶液或熔体的表面张力，形成喷射细流，在向负极移动的过程中溶剂蒸发，最终以无纺布的形式收集在接收装置上[1-3]一般来说，从喷嘴形成的液体纤维束在向负极移动的过程中,经常会出现某些特殊的几何形状，从理论上讲，这些形状能够随着纤维的固化而被保存下来Renekerl[4-5]等相继报道了花环纤维和带状纤维的制备过程，并以PEO 为原料获得了螺旋结构的纤维在此基础上, Teppera等[6]从PEO/PA SA双组分溶液中得到了较为规则的螺旋纤维德国的PaulD.Dalton等人[7]以一对平行的金属圆环为接收器当两圆环之间布满了定向纤维的长丝之后，转动其中的一个圆环，制备出定向纳米纤维的编织绳纳米纤维绳具有很高的柔韧性和孔隙度，在微电子器件、高级光学材料和药物传输等领域有着广泛的应用杨帆等人以双针尖为接收器，在两根接地的针尖之间收集到了定向的纳米纤维双针尖接收器方法收集到的纤维更为集中，取向程度也更为理想。
静电纺丝法制备纳米抗菌纤维的研究进展张志杰;王治华;孙磊;赵彦保【摘要】纳米抗菌材料是防止细菌等致病微生物对人们生产、生活的破坏而发展起来的一类新型材料。
在纳米抗菌材料的众多制备方法中，静电纺丝是一种成本低，工艺可控的技术，制备的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、纤维均匀等特点。
本文作者首先简述了静电纺丝技术以及该技术制备纳米抗菌纤维材料的特点；接着按照菌剂种类不同，对静电纺丝技术制备的抗菌纤维材料进行归类，将其分为无机抗菌纤维材料、天然抗菌纤维材料和复合抗菌纤维材料3类，并对其研究进展进行了评述；最后对静电纺丝技术制备纳米抗菌纤维的研究现状进行了总结与展望。
%Antibacterial materials play an important role in preventing products and human be‐ings health from been damaged by bacterial and pathogenic microorganism .Among the numer‐ous methods for antibacterial materials preparation ,electrospinning is an novel ,cost‐effective and controllable techniques due to its characters such as large specific surface area ,high porosi‐ty and uniformity ,etc .In this paper ,the authors firstly propose a summary on electrospinning technique and an outline of electrospinning features .Secondly ,electrospinning antibacterial nanofibers are divided into inorganic ,natural and composite materials ,and the research pro‐gress is reviewed .Lastly ,the prospect of electrospinning antibacterial nanofibers is proposed .【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】9页(P12-20)【关键词】静电纺丝;纳米纤维;抗菌材料;进展【作者】张志杰;王治华;孙磊;赵彦保【作者单位】河南大学纳米材料工程研究中心，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学纳米材料工程研究中心，河南开封475004;河南大学纳米材料工程研究中心，河南开封 475004【正文语种】中文【中图分类】O648.2纤维制品在人们生产和生活中有着不可替代的重要作用，在纺织、医药、化工等行业均有巨大的消费量．根据联合国预测\［1\］，2050年全球纺织纤维加工量将达到2．53亿吨，其中服装用纺织品4 150万吨，人均纤维消费量4．51kg/(人·年)．天然纤维受自然条件制约，已经无法满足人们的需求，随着现代化工技术的发展，采用高分子材料合成具有新型功能的人造纤维来替代传统的天然纤维已经成为该领域的趋势．微生物在现实生活中扮演着双重角色，病源细菌等有害微生物对人类的健康和生活会产生巨大的危害．这些微生物可以在合适的条件下迅速繁殖，进行疾病传播，影响人类的生活环境\［2－3\］，因此抗菌制品具有很大的市场需求量以及广阔的发展前景．纺织品是传递病菌的重要媒介，原因是纤维表面高低不一，存在无数细微的凹槽，可以提供细菌繁殖生活的条件，因此研究具有抗菌作用的纺织制品具有重要的现实意义．抗菌纤维材料是一类具有杀菌、抑菌性能的新型功能材料，其核心成分是抗菌剂，即将极少量的抗菌剂添加至普通材料基体中制成抗菌材料，其在制药、环境保护、食品保鲜以及日用卫生用品等领域获得了广泛的应用\［4－5\］．抗菌纤维中抗菌剂的引入\［6\］主要包括3种方法:复合和涂覆、配位键固定抗菌基团和共价键固定抗菌基团．制备超细纤维的方法主要有拉伸法、电弧放电法、模板合成法、激光烧蚀法、相分离法、固定床催化裂解法、剥离法、静电纺丝法等\［7\］．静电纺丝制备抗菌纤维可以同时引入多种抗菌剂，使得纤维中包覆更多的抗菌剂，从而达到更好的抗菌效果\［8－9\］．因而采用高效、低成本的静电纺丝技术制备抗菌纤维已成为抗菌材料研究领域的一个热点．静电纺丝技术起源于十九世纪三十年代，FORMHALS\［10\］发明了利用静电力制备纤维的实验装置，并在1934－1940年申请了一系列专利．20世纪90年代以前，静电纺丝技术一直发展缓慢，直到纳米科技的日渐兴起才使静电纺丝技术再次受到了世界各国科学界和工业界的关注\［11－12\］．图1为静电纺丝制备纳米纤维装置的示意图．静电纺丝设备主要由喷丝头、高压电源和接收装置3部分组成\［13\］．静电纺丝过程包括5个步骤:液体带电、泰勒锥的形成、射流的形成、射流运动和纤维沉积，其中泰勒锥的形成最为关键，也是纤维质量好坏的一个决定性因素．泰勒锥是在电场的库仑斥力和液体表面张力共同作用下形成的尖锥体，是由TAYLOR\［14\］最早发现并命名的，泰勒锥的锥形半角为49．3°．泰勒锥在电场力作用下形成射流和分散，最终在接收装置上进行纤维收集．随着静电纺丝技术的发展，人们对纺丝装置不断进行改进．单针头静电纺丝机生产率只能达到0．1～1 g/h，这显著提高了生产成本，成为静电纺丝产业化的一大阻碍．各国研究者先后提出了圆盘、平行板、高速辊筒\［15\］、多针头\［16\］、无针头\［17\］等静电纺丝方法．多针头是最容易想到的，也是提高生产效率的好办法．THERON等\［18\］对针头的排布阵列进行了实验，在排除静电影响的情况下提高了效率．为了获得连续非织造布，日本滋贺县立大学开发了复试喷嘴．静电纺丝是在电场的作用下工作，为了不影响不同方向电场的分布，要求左、右喷嘴距离间隔10 mm，上、下喷嘴间隔50 mm进行配置．另外，静电纺丝获得的纤维是非定向的，在组织工程和力学性能等方面的应用受到限制．为了获得定向纤维，接收装置的改进也被提出．最先是由静止平板接收装置发展为旋转盘和滚筒式，然后一些研究者\［19－20\］利用两带电尖端可以形成纺锤形电场的特点，采用尖顶和钢片等作为接收装置来获取定向纤维．其他的收集装置改进包括磁场辅助、液相收集\［21－22\］等方法．SEO等\［21\］讨论了液相收集液对纤维形貌的影响，实验证明酸性的收集液收集到的纤维在纤维直径和孔隙率方面比中性的均有一定的改善．采用不同的技术改进收集装置主要为了实现纤维定向化，较粗纤维向超细纤维以及圆柱形纤维向中空纤维的转变，从而使其在纺织、化工材料等方面得到可控性应用．静电纺丝制备纳米纤维方法简单、成本低廉、产率相对较高并且获得的纤维具有独特的结构，相对传统材料表现出许多新的功能特性，所以对学术和工业界都具有极大的吸引力，已在电子材料、过滤材料、生物医用和隔膜材料等诸多领域得到广泛的研究与应用\［23－25\］，其中应用最多的是在生物医药学领域，诸如药物缓释、组织工程和创伤修复等方面．静电纺丝技术制备抗菌材料是指将具有抗菌功能的高分子溶液或者抗菌剂与不具有抗菌作用的高分子溶液混合后，通过静电纺丝工艺制得的具有抗菌功能的微纳米级纤维材料．静电纺丝技术制备的抗菌材料为一维纤维或二维纤维毡，与传统的抗菌材料相比具有以下优势: 1)大比表面积和高孔隙率，使其具有较高的吸液性．在用于抗菌敷料时，能够迅速止血．传统敷料吸水率为2．3%，而静电纺丝技术制备的抗菌敷料吸水率达到17．9%～21．3%\［26\］，这非常有利于隔绝外界水分杂质的污染，同时吸收伤口流出的液体，保持伤口处于较为干燥的环境，阻止伤口感染; 2)静电纺丝法制备的纤维毡由纳米级纤维无序堆积而成，具有多孔结构，因而具有较好的气体通透性，有利于细胞的呼吸，不会导致伤口干裂;同时又因为是小孔结构，阻止了细菌的入侵和伤口的感染．这种新型的纳米纤维毡相比传统的纱布和绷带具有更好的保持水分及气体交换平衡的能力; 3)易于制备多组分纤维材料\［27\］．任何溶液只要具有一定的导电性、合适的黏度，在合适的条件下均可以进行静电纺丝，因此便可以将多种组分进行混合，纺出多组分、形貌不同的纤维，这突破了传统材料组成的单一性以及形貌的不可控性; 4)多功能性．通过静电纺丝可以将具有不同功能的材料制成一种复合的新型功能材料．可以将抗菌材料、组织修复材料等包覆于纤维基体中，这样静电纺丝的单层或同一种纤维毡就具有除抗菌以外的其他功能，并且可以减少因频繁更换敷料而产生伤口的二次创伤;还可以将抗菌特性与药物缓释的特性结合，制备出具有抗菌特性的药物缓释材料; 5)生物模拟性．采用静电纺丝技术制备的纳米纤维毡用于伤口辅料时，模拟了细胞外基质的结构和生物功能\［28\］．静电纺丝过程使不同层的纺丝纤维呈二维无序排列，当纤维直径在50～500 nm，纤维毡可以模拟人体细胞外基质的物理结构．细胞外基质是所有组织中的非细胞组织，在伤口复合过程中起支架作用，促进形成新的细胞．细胞外基质具有一定的弹性，静电纺丝制备的纤维毡具有一定的机械强度，可以达到细胞外基质的柔弹性．根据静电纺丝技术制备的抗菌材料中抗菌剂的组成不同，可将其分为无机抗菌纤维、天然抗菌纤维、复合抗菌纤维3类．3．1无机抗菌纤维在无机材料中，很多金属或其氧化物都具有广谱抗菌特性．无机型抗菌剂由于持久、耐洗涤、耐热、耐酸碱、细菌不易产生抗药性、对人体健康无毒无害等优点而被广泛应用．具有代表性的是银纳米颗粒，通常添加量在6%～8%(质量分数)即可达到灭菌效果．静电纺丝技术制备无机纳米颗粒/聚合物纤维的方法主要有3种\［29－31\］:直接共混后静电纺丝、溶胶-凝胶后静电纺丝和前驱体原位生成法．原位生成法可以精确地控制添加抗菌剂的比例，并且避免直接共混引起的纳米颗粒团聚以及溶胶凝-胶陈化时间过长的缺点．何晓伟等\［32\］利用静电纺丝法制备醋酸银/PVA聚合物纤维膜，然后紫外照射后获得包覆银的纤维膜，利用浊度法分析得出银含量5%的纤维膜(平均粒径d=15．2 nm)比银含量1%( d=12．8 nm)的纤维膜抗菌性能要差，表明纤维膜中银颗粒越小，越容易从纤维膜中游离出来，在溶液中移动，提高杀菌效率．这种方法也证明了原位生成法可避免纳米微粒的团聚现象．汪林飞等\［33\］在聚丙烯腈溶液中，首先以茶多酚为还原剂，采用原位还原法制备纳米银颗粒前驱体;然后通过静电纺丝技术制备添加Ag纳米颗粒的PAN 纺丝纤维．在图2a和2c中可以观察到负载于PAN纳米纤维上的Ag纳米颗粒为球形且分散性好，颗粒平均尺寸约为4．27 nm．在微生物抗菌实验中，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度分别为2．8和3．1 mm;根据抗菌性能的评判标准，Ag纳米颗粒/PAN纳米纤维具有较好的抗菌效果．DUAN等\［34\］以聚己内酯作为溶剂，掺银离子的磷酸锆AgZ( Ag0．16Na0．84Zr2( PO4)3)作为溶质，进行静电纺丝，获得的纤维具有极好的抗菌性能，微生物抗菌测试显示其对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到99．27%，对大肠杆菌的达到98．44%，具有很高的抑菌率;在皮肤成纤维细胞培养测试中，成纤维细胞可以在包含纳米AgZ的纤维毡上正常吸附和增殖，证明了包含纳米AgZ静电纺丝抗菌纤维毡具有良好的生物相容性．随着无机抗菌剂的发展，TiO2受到广泛的关注与研究．TiO2在光催化条件下即可分解细菌和污染物，且化学性质稳定、安全无毒性，成为最具有开发前景的绿色环保纳米抗菌材料之一，具有较大的应用价值．HEM等\［35\］将P25 ( 80%锐钛矿，20%金红石矿)直接加入至尼龙-6纺丝液，通过静电纺丝法制备了含TiO2的尼龙-6纳米抗菌纤维．WU等\［36\］研究了将预先制备的TiO2NPs添加到聚乳酸-羟基乙酸( PLGA)电纺液中，制备了具有抗菌性能的生物相容性纤维膜．采用静电纺丝技术制备的无机抗菌纤维材料，虽然采用原位法可以避免纳米颗粒的团聚，提高纳米颗粒的分散性，促使在抗菌作用过程中纳米颗粒更容易与细胞相互作用，达到杀死细菌或抑制细菌繁殖的效果．但静电纺丝技术容易引入杂质，包括还原剂、未修饰在纳米颗粒表面的表面活性剂和反应副产物杂质，从而影响抗菌特性，甚至对抗菌性能有所削弱．3．2天然抗菌纤维静电纺丝在天然高分子材料中的应用一直受到高分子聚电解质效应的限制，因而该领域研究有局限性．目前，可用于静电纺丝方法制备纤维的天然高分子主要有多糖类生物高分子、蛋白类生物高分子，而具有抗菌作用的主要是多糖类高分子材料．在制备天然抗菌纤维膜研究工作中主要以壳聚糖为代表，壳聚糖是由甲壳素再加工制备而成的，其分子结构为线性大分子，具有生物相容性、抗菌性、透气性和生物可降解性，改性的壳聚糖还具有双亲特性．基于这些特性，壳聚糖一直是学者们\［37－38\］研究的热点，但壳聚糖在静电纺丝技术中的应用一直受到壳聚糖溶解性的限制，单一的壳聚糖进行静电纺丝对溶剂有严格的要求，VRIEZE等首先在乙酸\［39\］或三氟乙酸\［40－41\］为溶剂条件下进行单一壳聚糖静电纺丝，该方法获得的静电纺丝纤维均具有抗菌效果．在单一壳聚糖溶解性问题困扰下，研究者采用壳聚糖衍生物—季铵盐壳聚糖作为静电纺丝溶质．季铵盐壳聚糖具有较好的溶解性，并且也具有比壳聚糖更好的抗菌特性\［42\］，采用水或者PVP作为溶剂进行静电纺丝，获得的纤维毡对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有抗菌作用\［43\］．CHEN 等\［44\］通过静电纺丝法制备出一种用于伤口敷料的胶原/壳聚糖电纺纳米纤维膜，对成纤维原细胞的生长无影响，纤维膜没有显示出细胞毒性，表明其具有良好的体外生物相容性;动物实验结果显示出比商用胶原质海绵敷料有更好的伤口愈合效果．由于天然材料固有的生物特性，在抗菌纤维的生物相容性、可降解性等方面具有不可替代的作用，因此静电纺丝天然抗菌纤维成为了研究的热点，在工业生产中也占有一定的比例，但天然抗菌剂的耐热性能较差，药效期较短，并且一般都为生物大分子，具有较高的相对分子质量\［45\］，其在静电纺丝液的溶解性是一个需要解决的问题．目前可用的高效抗菌性天然抗菌剂种类较少，发现新的、高效的抗菌剂是该领域发展的方向．3．3复合抗菌纤维不同组分的合理混合不仅能够显示单一材料的特性，而且往往使合成的复合材料具有优于单一材料的新性能．具有协同抗菌效果的静电纺丝复合抗菌纤维也被研制出来\［46\］．构筑复合抗菌纤维时，除了解单一组分的抗菌特性，还应了解各抗菌组分的抗菌机理，否则可能发生抗菌作用的中和效应．目前，采用静电纺丝技术制备复合纳米抗菌纤维或者纤维毡受到了研究者的广泛关注．根据复合纤维中单一组分的功能，可以将复合抗菌纤维材料分为两类:复合高效抗菌纤维材料和复合功能抗菌纤维材料．表1是部分静电纺丝复合抗菌纤维的组成．复合高效抗菌纤维材料一般体现在抗菌功能的高效性，抗菌谱范围增大，抗菌材料本身稳定性增强，循环次数增多．具有抗菌特性的单一材料主要包括三类:无机抗菌剂中的银纳米颗粒、TiO2纳米颗粒等，有机抗菌剂的季铵盐类，天然抗菌剂的壳聚糖、溶菌酶等．复合高效抗菌材料是不同的几种抗菌剂，采用不同的方法进行复合制成纺丝液，然后进行静电纺丝，制备出新的多元高效抗菌纤维材料．LEE等\［58\］将硝酸银添加到溶解的壳聚糖溶液中，采用NaBH4进行还原，将制备的壳聚糖/ Ag纳米粒子混合物进行透析、冻干;然后通过静电纺丝技术以TFA/DCM ( 7∶3)混合溶液为溶剂制备复合纤维．最后把制取的纤维放在溶液( 3．2 mol/L的NaOH/ CH3OH)中和纺丝过程的残留的溶剂．从图3扫描电子显微镜( SEM)图中可以看出中和前后对静电纺丝制备的纤维形貌几乎没有影响．在微生物抗菌实验中，对绿脓杆菌进行测试，从图4可以看出，Ag纳米颗粒的添加量(质量分数)依次为0、2%、1．3%、0．7%的抑菌圈分别为0、16．73、16．58、16．07 mm;而同样Ag纳米粒子的添加量对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抑菌圈大小分别为0、15．75、15．42、14．9 mm．结果表明，随着Ag纳米颗粒含量的增加，抗菌效果逐渐增强，银的添加量可以决定抗菌效果的强弱．在静电纺丝技术制备复合抗菌纤维材料的研究中，除了二元抗菌剂复合外，多元抗菌剂也引起了研究者关注．ELAMIRA等\［59\］制备了壳聚糖/丝胶蛋白/聚乙烯醇( CTS/SS/PVA)纤维毡以及添加Ag-NO3的纤维毡，并进行了微生物抗菌测试．在对大肠杆菌的测试中，添加聚乙烯醇纤维毡后测得大肠杆菌细菌浓度为2．5×105( Colony-Forming Units) CFU/ mL、CTS/SS/PVA纤维毡为3．5×105CFU/mL以及CTS/SS/PVA/AgNO3纤维毡为0 CFU/mL．聚乙烯醇纤维毡作为无抗菌性的对照实验，相比较可以看出，CTS/SS/PVA纤维毡对大肠杆菌作用后测得菌落数表明其没有抑菌效果，而CTS/SS/PVA/AgNO3纤维毡则可完全杀灭细菌，表明其具有良好的抑菌性能．其抗菌作用机制是CTS/SS/PVA/ AgNO3纤维毡中的银离子原位还原为纳米银，吸附在细菌细胞壁上，干扰了细胞壁的渗透性，阻碍了细菌的呼吸作用．复合功能抗菌材料是将抗菌剂和具有特殊功能的材料进行静电纺丝，制备出多种功能的纤维毡．这类功能材料主要包括了胶原蛋白、聚己内酯、聚乳酸等．胶原蛋白是一种理想的创伤辅助敷料，胶原蛋白具有生物相容性、可降解性、较低的免疫原性，可以作为很好的生物组织支架\［60\］．BARNES 等\［61\］采用静电纺血红蛋白/肌红蛋白纤维膜作为创伤敷料，发现这些纤维可以运输氧气、帮助修复受伤组织．JAO等\［52\］制备了含有TiO2的丝素蛋白纳米纤维毡，纤维直径在385～435 nm之间，对革兰氏阴性菌大肠杆菌具有较好的抑菌效果，有良好的血液相容性;并且成纤维细胞\［62\］可以在纤维毡上正常生长．静电纺丝获取的该纤维毡相比传统敷料具有更好的透气性，伤口渗出液吸收性．CHEN等\［63\］制备了具有光催化、抗紫外线和抗菌功能的PANZnO/Ag复合纳米纤维薄膜．图5为制备的含不同形貌ZnO复合纳米纤维膜的SEM图．所制备的静电纺丝纤维膜根据ZnO形态的不同表现出不同程度的光催化效率和抗紫外线功能，排序如下:海胆型＞花型＞松果状．在没有光照的条件下，PAN-ZnO/Ag复合纳米纤维薄膜仍表现出对金黄色葡萄球菌的抗菌特性．表明了该材料具有三重功能，且相互之间没有发生干扰现象．在新型抗菌材料研究领域，复合抗菌纤维膜已成为一大热点，特别是对功能化抗菌材料的研究，具有生物相容性的多功能性复合抗菌材料，如兼顾修复组织、细胞生长支架功能的薄膜是研究的主要方向．但目前研制的复合抗菌材料具有一定的局限性，特别是在多功能化方面，其他组分与无机抗菌剂之间的相容性问题尚待解决，这极大阻碍了复合抗菌材料的实际应用．另外在复合抗菌材料在抗菌过程中，虽然有部分研究对成纤维细胞进行了生物安全性测试，但在人体机能条件下对正常细胞的生活是否有影响尚无法确定．静电纺丝技术发展十分迅速，虽然目前还无法达到完全的工业化，但在不断研究过程中，喷丝头、接收装置的改进对于工艺的规模化放大起到了极大的促进作用\［64\］．但是，静电纺丝制备纤维毡过程中，纤维毡的厚度均匀性以及孔径大小均匀性难以控制，这是静电纺丝固有的特点，也是该技术在放大应用中需要解决的主要问题．新型功能材料具有环保、高效、多功能等一系列特点，是目前的研究热点．抗菌是生产生活中不可或缺的重要部分，抗菌材料无论是在传统材料还是新型材料研究领域都有举足轻重的作用．目前抗菌材料的研究也在向新型材料的研究方向发展，特别是研究具有多功能性的新型抗菌材料．抗菌材料在起到抗菌作用的同时，趋于实现可控释放、抗菌效果的自我检测等多项要求，如抗菌缓释性\［65\］、抗菌材料颜色变化对抗菌作用的映射等．多功能性是材料发展的必然趋势，而静电纺丝对溶液成分没有要求，纳米传感器件、荧光显示材料、生物分子等功能性纳米材料均可作为添加剂，与抗菌材料结合进行静电纺丝制备出不同维度的纳米抗菌材料．综上所述，静电纺丝是制备新型纳米抗菌复合材料的一种先进而有效的技术．【相关文献】［1］姚穆．纺织产业前景和检测技术发展\［J\］．消费指南，2014( 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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。
静电纺丝纳米纤维的制备与应用研究随着科学技术的发展，纳米材料逐渐成为生物医学、能源储存、信息技术等各个领域的重要组成部分。
其中，纳米纤维作为一种具有高比表面积、可调控性、生物相容性等优点的纳米材料，被广泛应用于组织工程、传感器、污染物去除等领域。
其中，静电纺丝技术是一种常用的制备纳米纤维的方法。
本文将介绍静电纺丝技术的原理、优缺点，并探讨其在生物医学和环境领域的应用。
一、静电纺丝技术原理静电纺丝技术是通过高压静电场作用下，将聚合物溶液中的聚合物拉伸成纳米尺度的纤维，形成纳米纤维膜。
其制备步骤如下：（1）准备聚合物溶液：将聚合物加入有机溶剂中，达到一定浓度。
（2）注入高压静电场：将聚合物溶液注入高压静电场，在静电场作用下，聚合物分子受力，流体形成了稳定的射流。
（3）干燥：在纳米纤维形成后，采用自然干燥、紫外辐射干燥等方法，去除有机溶剂。
（4）获取纳米纤维膜：经过干燥后，聚合物纳米纤维形成了一层自支撑的薄膜。
二、静电纺丝技术的优缺点静电纺丝技术具有以下几个优点：（1）简单易学：静电纺丝技术不需要复杂的设备和条件，只需要高压静电设备、聚合物溶液、收集器等较简单的设备和条件，操作简单易学。
（2）纳米纤维形成速度快：静电纺丝技术采用了高压静电场，使得聚合物分子能够快速被拉伸成纳米尺度的纤维，形成纳米纤维膜的速度快。
（3）纳米纤维精度高：静电纺丝技术基于高压静电场，能够形成纤维直径较小、长度较长的纳米纤维，其精度高、可调控性好、空隙率小。
（4）适用性广：静电纺丝技术可用于多种聚合物溶液，根据不同的需要制备出具有不同性质的纳米纤维。
但是，静电纺丝技术也存在以下几个缺点：（1）制备的纳米纤维薄膜强度较低：静电纺丝技术制备出的纳米纤维薄膜强度较低，易断裂。
（2）仅适用于溶解于有机溶剂中聚合物：静电纺丝技术只适用于聚合物在有机溶剂中的聚合物。
（3）处理有机溶剂产生环境污染：静电纺丝技术的制备需要有机溶剂，容易造成环境污染。
