多级结构静电纺纳米纤维膜在空气过滤领域研究进展

静电纺纳米纤维膜具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高等优势,使其在空气过滤领域具有广阔的应用前景。相比特殊结构的纳米纤维膜,常规的静电纺纤维膜堆积密度大、过滤阻力高,增加了在实际使用中的能源消耗。从静电纺纤维膜结构和过滤性能的角度探讨了高效低阻空气过滤纳米纤维膜的构筑,介绍了珠粒、突起和多孔结构纤维膜在空气过滤领域的研究进展,指出了多级结构静电纺纳米纤维膜是高效低阻空气过滤膜的重点研究方向。     

超薄ePTFE纳米纤维膜用于PM2.5的高效治理

针对中高浓度PM2.5的高效过滤问题,选取颗粒粒径与膜孔径比值(dP/dm)范围为0.86~4.46,厚度小于等于1 μm的三种不同结构的超薄ePTFE纳米纤维膜展开应用性能研究。考察了过滤速度、PM2.5浓度和膜结构对过滤性能的影响以及膜的再生性能。得益于纳米纤维堆叠的网状结构,在过滤速度为1.2~4.8 m/min,进口浓度为200~1000 mg/m3的范围内,三种超薄ePTFE纳米纤维膜均能实现PM2.5的高效截留(>99.5%),其稳定压降和压降增长速度均随过滤风速和进口PM2.5浓度增加而增加,但初始压降和出口浓度仅随过滤风速增加而增加,与进口浓度关系不大。超薄ePTFE纳米纤维膜层数少、过滤阻力低(≤130 Pa)且膜表面光滑(表面粗糙度小于1 μm),降低了滤饼与膜表面附着力,使滤饼易于脱落,在4次循环实验中展现出良好的再生性能。横向对比结果显示,dP/dm为0.86,膜厚度为0.5 μm的超薄ePTFE纳米纤维膜兼具最低的过滤压降(30 Pa)、良好的过滤效率(99.93%)及再生性能好的优势,在中高浓度PM2.5空气净化领域表现出较好的应用前景。     

水过滤用膜材料的制备及其性能研究进展

根据过滤分离用水处理膜的制备工艺的不同,重点介绍了三种形式的膜:平板膜、中空纤维膜以及静电纺纤维膜。平板膜因为制备工艺简单、操作便捷,最易于进行功能化改性,因此属于研究最为广泛的一种水处理膜,但是由于受到平板膜内部孔隙率及孔结构的影响,其较小的过滤通量又在一定程度上限制了其应用。中空纤维膜的孔结构特点类似于平板膜,但是其易于集成及器件化的特点,使其成为目前工业用膜的主要形式之一。静电纺纤维膜的产业化应用还处于初级阶段,然而静电纺丝技术是一种制备直径为微米至纳米级超细纤维的重要方法,静电纺纤维膜比表面积大、纤维直径小、空隙率高等优点使其在水过滤、气过滤方面拥有巨大的发展潜力。无论是哪种形式的膜材料,研究者们都致力于对过滤膜在高效化、功能化和环境友好性方面展开深入的研究。     

静电纺聚偏氟乙烯及其复合纳米纤维膜在过滤领域的研究进展

静电纺丝作为一种可以制备纤维直径几纳米至几微米之间超细纤维技术,是目前获得纳米尺寸纤维最有效的方法之一,聚偏氟乙烯(PVDF)也因其优异的物理和化学性能在众多领域备受青睐。近年来,利用静电纺丝技术制备直径分布、孔径大小以及所需性能等各方面达到指定要求的PVDF及其复合纳米纤维膜成为了国内外学者的研究热点。目前,已成功制备出了多种高性能化和多功能化的PVDF纳米纤维膜,并在医学、电工电气以及过滤等诸多领域有着十分广阔的应用前景。文中简述了静电纺PVDF及其复合纳米纤维膜的原理和影响因素,对电纺PVDF及其复合纳米纤维膜在空气过滤、油水分离以及重金属吸附等过滤领域的应用进行了介绍,指出电纺PVDF及其复合纳米纤维膜可能存在的问题及发展前景。     

静电纺丝纳米纤维膜空气过滤研究进展

静电纺丝纳米纤维膜具有高比表面积、孔径小、孔隙率高、纤维均一性好等优点,在空气过滤及个体防护等领域表现出巨大的应用潜力.总结了近年来国内外关于静电纺丝法制备高效低阻和功能化(抗菌、可降解、疏水和耐高温)新型空气过滤材料的最新研究成果,分析和讨论了现有研究中存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望.     

高效空气过滤用PTFE膜材料的结构和性能

聚四氟乙烯（PTFE）膜高效空气过滤材料以其过滤效率高、初始阻力小和无硼释放等优点,在电子工业洁净室中得到了广泛的应用,然而目前尚缺乏PTFE膜与传统滤材结构及性能的系统对比研究。本文选取了两种商业应用的PTFE膜高效滤材,采用扫描电子显微镜、孔径分析仪、自动滤材测试仪等多种表征手段对材料的微观结构和过滤性能与超细玻璃纤维（简称玻纤）滤材进行了较为全面的对比研究,结果表明,PTFE膜本质上也是一种纤维类滤材,其纤维平均直径为60～85nm,远低于玻纤滤材的668.8nm;高效PTFE膜的过滤效率与玻纤滤材相当,且其初始阻力不及玻纤滤材的50%,但PTFE膜滤材的容尘性能不及玻纤滤材,更适合应用于有再生或预过滤装置的场所。     

不同相对湿度下亲疏水纳米纤维膜空气过滤性能实验研究

利用静电纺丝法制备了表面静态接触角为23.6°的具有亲水功能的PAN/PVP复合纳米纤维膜、接触角为81.2°的PAN纳米纤维膜、接触角为131.9°的具有疏水功能的PAN/PVDF复合纳米纤维膜。利用自行搭建的空气过滤实验台，在40%、55%、70%三种相对湿度下对三种纳米纤维膜进行空气过滤实验，对纳米纤维膜的过滤效率、阻力损失及品质因子进行分析。结果表明：三种纳米纤维膜的过滤效率随着相对湿度的增大而升高，PAN/PVP膜和PAN膜的阻力损失随着相对湿度的增大而增加，PAN/PVDF的阻力损失随着相对湿度的增大而减小；PAN/PVP膜和PAN膜的品质因子随着相对湿度的增大而减小，PAN/PVDF膜的品质因子随着相对湿度的增大而增大，湿度越大，PAN/PVDF纳米纤维膜的过滤性能越显著。     

膜蒸馏用静电纺纳米纤维膜的制备及应用进展

热驱动的膜蒸馏技术以其极高截留率和较温和操作条件成为膜分离领域的一个重要分支。相较于传统相转化分离膜,静电纺纳米纤维膜由纳米纤维网络组成,比表面积及孔隙率更高且为互相贯通的开孔结构,能显著减小蒸汽传质阻力,提高水通量,有效突破膜蒸馏技术通量低的限制。但特殊的静电纺丝工艺使得高通透的纳米纤维膜面临着更严重的机械稳定性恶化及膜污染问题。从静电纺纳米纤维膜材料、膜制备、膜结构、改性技术、膜污染及膜蒸馏应用等6方面对近些年膜蒸馏用静电纺纳米纤维膜进行综述,并对其在膜蒸馏应用中亟需深入研究的内容及前景进行展望。     

静电纺特殊形貌纳米纤维的应用研究进展

特殊形貌的纳米纤维可以通过控制静电纺丝过程工艺及参数条件来制备。特殊形貌的纳米纤维具有比普通纳米纤维更大的比表面积和更高的孔隙率，以及掺杂各类有机/无机材料后赋予纤维的多功能性，使其应用研究已经深入能源环境、催化过滤、生物工程、食品安全等诸多领域，成为纳米材料研究的热点领域之一。但特殊形貌纳米纤维存在研究体系不完善、量产化难度高、重现性差等问题。本文通过对多种特殊形貌纳米纤维的成形机理进行阐述，介绍了特殊形貌纳米纤维独特的形貌结构与性能优势，对其在粒子透过、粒子拦截与传输等领域的应用研究进行了概述。此外，本文对特殊形貌的纳米纤维从研究制备到应用过程中面临的局限性进行了讨论，提出建立完善的特殊形貌纳米纤维研究体系，针对应用领域开发功能性特殊形貌纳米纤维膜，从环保性、稳定性角度出发，推进特殊形貌纳米纤维的产业化发展进程。     

纳米纤维复合材料在污水过滤领域的研究进展

纳米纤维在污水过滤领域是最有发展前途的过滤材料。阐述了静电纺纳米纤维过滤材料对液体的过滤机制,总结了有关静电纺纳米纤维过滤材料对重金属离子和有机污染物及细菌的应用研究现状,简单讨论了纳米复合过滤材料当前存在的问题和挑战,并展望了静电纺纳米纤维过滤材料在污水处理领域的应用。     

用于空气净化的双疏膜制备及应用进展

工业烟气中经常含有大量油性气溶胶,而传统过滤材料基本都是亲油性的,导致吸附污染严重。双疏型膜材料在面向高湿、含油性气溶胶的复杂烟气体系时,具有分离效率高、抗污染性强和易清洁等优点。本文系统总结了用于空气净化过程的双疏膜材料制备方法,通过对应用过程油性气溶胶与膜表面之间的微观作用分析,阐释了影响膜污染形成与控制的表界面作用机理。最后,对双疏膜材料在空气净化领域的发展前景做了分析和研讨。     

静电纺丝法制备纳米纤维在水体污染治理中的应用与研究进展

目前,静电纺丝法制备纳米纤维的发展受到世界各国的日益关注。静电纺丝法能够简便地构造一维纳米膜结构,对纳米纤维的直径、比表面积、形貌、膜的物理性能等方面能够实现定向控制,在制备纳米纤维这一领域中有着广泛的应用前景。纳米纤维由于具有轻薄、比表面积大、吸附性能好、机械性能良好等优点,作为吸附材料和功能催化剂逐渐在水体污染治理领域中表现出重要作用。本文系统介绍了静电纺丝法制备的纳米纤维在过滤、催化氧化水体污染物中的应用与研究进展,并指出了目前研究存在的问题和今后研究的方向,旨在为进一步扩宽纳米纤维在水体污染治理领域中的应用。     

静电纺柔性无机氧化物纳米纤维膜的研究进展

无机纳米纤维具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及高比表面积等性能,在高温过滤、催化、生物组织工程、光电器件等领域有着较为广泛的应用。但由于无机材料自身的特质,目前制备出的无机纳米纤维大多存在纤维不连续、纤维膜呈脆性等缺点。静电纺丝作为制备连续纳米纤维的常用手段,运用该方法制备具有柔性的无机纳米纤维,扩大了无机材料在纳米纤维方面的应用领域,已经成为当下的研究热点。重点综述了近年来国内外研究者对一系列柔性无机纳米纤维的研究进展,为进一步研究柔性无机纳米材料提供参考依据。     

静电纺纳米纤维复合梯度型空气过滤材料的研究进展

概述了静电纺纳米纤维及其复合梯度过滤材料的特性,详述了国内静电纺纳米纤维复合梯度型空气过滤材料的制备、过滤模型理论及数值模拟等研究进展。基于不同纤维层过滤不同粗细颗粒物,每一层纤维网发挥各自独特作用,可采用多种结构和折叠结构复合,增大过滤面积,制备多层梯度的静电纺纳米纤维复合滤材,使滤材具有高效低阻、容尘量大、使用寿命长等特点,是未来空气滤材的重点研发方向;同时应加强过滤模型设计与数值模拟研究,通过滤材的应用数据不断修正模型,促进滤材性能的改进。     

静电纺丝导电纳米纤维膜的研究进展

由于具有电导率可调、比表面积大、自支撑、柔性等优点，导电纳米纤维膜材料的研究日益受到关注。静电纺丝技术结合涂层包覆法、超声包覆法、原位聚合包覆法等化学方法是制备导电纳米纤维膜材料最简单、有效的工艺。首先简单介绍了静电纺丝技术，然后按照导电材料的种类对导电纳米纤维膜的制备工艺进行了归纳总结，最后综述了近几年导电纳米纤维膜材料在生物工程、电磁屏蔽防护和柔性传感器等领域的探索进展。     

聚丙烯腈/羧基化碳纳米管纳米纤维膜制备及对铅离子的吸附效果

为此制备了一种聚丙烯腈(PAN)/羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)复合纳米纤维膜并探究其对废水中Pb²⁺的吸附效果。将MWCNTs-COOH与PAN混合成溶液，通过静电纺丝技术，成功制备了PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜；采用扫描电子显微镜观察其形貌；并在pH=3,5,7的条件下进行吸附实验，探究PAN/MWCNTsCOOH复合纳米纤维膜对Pb²⁺吸附性能及吸附机理，用准一级和准二级动力学模型模拟吸附动力学进一步阐述实验数据；通过过滤吸附实验进一步研究PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜在实际应用中对水中Pb²⁺的清除性能。结果表明所制备的纳米纤维膜具有致密网状结构，形态良好；与pH=3,5条件下相比，在pH=7时，PAN/MWCNTsCOOH复合纳米纤维膜吸附性能最优，对Pb²⁺吸附率达到70%及以上，并在80 min左右达到平衡；吸附动力学研究表明PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜对Pb²⁺可能是化学吸附；过滤实验显示PAN/MWC...     

明胶静电纺丝的研究进展

作为天然高分子之一的明胶无毒无味,具有优异的生物相容性及生物可降解性。利用静电纺丝技术制备的明胶纳米纤维膜材料能最大程度地仿生天然细胞外基质的胶原蛋白结构,因此在生物医用材料领域具有广泛的应用,引起了国内外学者的普遍关注。本文介绍了明胶静电纺丝装置、工艺的研究进展,同时总结了明胶静电纺丝纳米纤维膜材料在生物医疗领域内的应用研究情况,并展望了明胶静电纺丝工艺与明胶纳米纤维膜材料的发展趋势和研究方向。     

一种纳米颗粒膜杀菌陶瓷的研究

本采用均相沉积法在陶瓷表面制得均匀透明的多孔TiO2纳米颗粒膜材料。以TEM、XRD等方法对膜材料的结构、组成、晶粒大小、杀菌性能进行了研究。结果表明，膜材料为均匀的多孔锐钛型TiO2颗粒膜；TiO2颗粒大小在7—30nm范围；杀菌性能好，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌在30min内的杀菌率均达到90％以上。该膜材料可直接应用于陶瓷制成具有杀菌功能的陶瓷制品，其在水质消毒、污水处理、空气净化、环境保护等方面具有广阔的应用前景。     

热熔处理对壳聚糖/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维膜力学性能的影响

静电纺丝方法制备的纳米纤维膜的强度主要来源于其纤维间的缠接,因此强度较低。对壳聚糖(CS)/聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜采用了热熔处理的方法,使纳米纤维之间发生热熔,研究了热熔处理对纳米纤维微观结构、力学性能和亲水性能的影响。扫描电镜结果显示,热熔处理后的纳米纤维间出现熔接的现象,同时伴有部分纤维的断裂。力学性能测试表明,热熔处理能够提高纳米纤维膜的力学性能,热熔温度为100℃时,纳米纤维膜的力学性能提升最高。水接触角测试表明,热熔处理会使得纤维结构更为致密,导致其水接触角增大;XRD和FT-IR测试表明,热熔处理在增大纳米纤维膜结晶性的同时,未明显改变纳米纤维膜的化学结构。     

聚己内酯/壳聚糖核壳结构纤维引导组织再生膜的制备及表征

高性能的引导组织再生膜是牙周引导组织再生术成功的关键,静电纺丝法因可仿生制备类细胞外基质结构,在引导组织再生膜研制方面显示出巨大潜力。本研究通过同轴静电纺丝法,以聚己内酯（PCL）为核层,壳聚糖（CS）为壳层,制备核壳结构的纳米纤维,并用香草醛对制备的纤维膜进行交联。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、力学测试及细胞培养等手段对制备的纤维膜进行形貌、内部结构、化学组成、力学性能和细胞相容性表征。结构分析表明本研究成功制备了核壳结构的PCL-CS纤维膜。力学测试和亲疏水性测试结果表明交联后的纤维膜具有较好的耐水性和力学性能,断裂强度高出文献报道值近两倍;体外细胞培养结果显示MG-63细胞能在交联后的纤维膜上黏附和持续增殖,表明纤维膜具有较好的细胞相容性,在引导组织再生领域有较好的应用前景。