静电纺丝技术及其研究进展

静电纺丝是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。概述了静电纺丝技术及其发展历程,静电纺丝射流的稳态和非稳态的研究成果。介绍了静电纺丝机、静电纺丝技术的新进展及静电纺纳米纤维膜的应用。最后指出静电纺丝的研究方向。     

静电纺丝多孔碳纳米纤维制备与应用研究进展

为更好地通过静电纺丝技术制备多孔碳纳米纤维,综述了近年来国内外静电纺丝技术实现工业化的可行性,静电纺丝制备多孔碳纳米纤维的方法、多孔结构类型以及多孔碳纳米纤维的应用等方面的最新进展。主要介绍了聚合物与聚合物共混以及聚合物与无机粒子共混静电纺丝多孔碳纳米纤维的2种方法的制备原理及所制得多孔碳纳米纤维的特点,并根据孔结构形状将多孔碳纳米纤维分为中空结构、介孔结构、多级孔结构和碳壳-蜂巢芯结构等类型。最后介绍了静电纺丝多孔碳纳米纤维在电化学、储氢、催化和吸附等领域的应用情况,并对未来多孔碳纳米纤维的发展前景进行了展望。     

静电纺丝纳米纤维研究的最新动向

综述静电纺丝纳米纤维研究的最新动向,有关静电纺丝法制取导电性纳米纤维和聚合物合金型纳米纤维以及静电纺丝装置开发。     

静电纺丝聚合物纳米纤维力学性能表征及凝聚态结构研究进展

聚合物纳米纤维由于其独特的纳米结构和性能特征,在膜材料、生物医用材料等领域具有广阔应用前景。静电纺丝技术是制备聚合物纳米纤维的最有效方法,已获得了广泛应用。作为纤维材料,力学性能是其最重要的物理性能之一。然而,因其尺寸极其微小,聚合物纳米纤维力学性能表征非常困难。近十多年来,科学家开展了系列研究,获得了关于静电纺丝聚合物纳米纤维结构与力学性能的重要研究成果。由于纳米受限等的影响,静电纺丝纳米纤维具有与普通纤维不同的力学性能特征与凝聚态结构。文章综述了表征单根聚合物纳米纤维力学性能的方法,总结了纳米纤维力学性能与其尺寸的依赖关系,简要介绍了描述静电纺聚合物纳米纤维聚集态结构模型,并对纳米纤维结构与性能关系研究进行了展望。     

纳米纤维技术的新进展

静电纺丝是制造纳米纤维最简单的途径。介绍了静电纺丝中原料聚合物的类型、纺丝条件和纺丝技术等方面的研究成果,静电纺纤维和产品的特性及其用途。纳米纤维织物和薄膜还可以通过功能化处理或添加化学物质来扩大其在医疗、过滤领域的应用范围。     

纳米纤维-包芯纱

为生产纳米纤维,已经开发了许多静电纺丝技术。数以百计的不同聚合物的溶液或熔体已被加工成纳米纤维,最普通的形式是纳米纤维层。除此之外,含有相应无机物的辅助聚合物通过静电纺丝,接着进行退火处理,可把各种无机物转化为纳米纤维。     

静电纺丝制备聚合物/无机物复合纳米纤维研究进展

利用静电纺丝技术制备的聚合物/无机物复合纳米纤维可以综合聚合物、无机物和纳米纤维三者的优点,表现出许多特殊的优异性能。介绍了国内外应用静电纺丝技术制备具有优良光学、电学、热学和力学性能的聚合物/无机物复合纳米纤维所取得的最新研究进展,指出了今后的研究热点及主要发展方向。     

静电纺丝技术包埋生物活性物质用于食品活性包装的研究进展

静电纺丝技术作为一种非热加工技术,对生物活性物质的影响较小,是食品加工领域最具研究潜力的技术之一。随着静电纺丝技术的不断发展,近年来利用静电纺丝技术包埋生物活性物质用于食品活性包装的研究越来越多。本文首先概述了静电纺丝技术的工作原理、分类和影响纳米纤维形成的因素;其次,介绍了基于静电纺丝技术的食品活性包装分类;最后,综述了以天然生物聚合物和合成聚合物为基质包埋生物活性物质的纳米纤维膜及其应用于食品活性包装的研究进展,并进一步分析了基于静电纺丝技术的食品活性包装前景和未来发展重点。     

国外动态

日本宝翎公司采用静电纺丝法开发纳米非织造材料日本宝翎公司采用静电纺丝法工艺制造纳米非织造材料,在提高生产效率的同时,保持静电纺丝的特点,即均匀的纤维直径和孔径分布。纳米纤维非织造材料视所用聚合物种类的不同而异,平均纤维直径约为0.1~0.3g/cm。静电纺丝所用聚合物种     

静电纺丝纳米纤维的方法与应用现状

主要介绍了利用不同的静电纺丝收集装置设计得到多种排列形式的纳米纤维聚集体及聚合物纳米纤维的应用.说明了静电纺丝技术可以得到各种各样的聚集体,是目前制备纳米纤维比较有效的方法,提高了由纳米纤维制备的产品质量,可以应用于特定的改性方面.     

梯度复合聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其过滤性能

为发挥纳米纤维膜在高效空气过滤材料领域的作用并实现连续化生产,通过自制静电辅助溶液喷射纺丝实验机,采用Box-Behnken试验设计方法,建立了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维直径和纺丝工艺参数的关系。利用在线复合方式连续制备了不同直径梯度复合的PAN纳米纤维膜并将其用于空气过滤领域,并对纤维膜的结构和形貌进行了表征。结果表明：通过调整纺丝工艺参数可有效地实现对纤维直径的控制;同时由该技术所制得的复合膜在消除静电后,通过物理筛分作用,对0.4 μm的癸二酸二辛酯粒子具有99.923 %的过滤效率和117 Pa的压降,对大于0.8 μm的粒子具备100 %的过滤效率。     

再生丝素蛋白/脱细胞真皮基质共混纳米纤维膜的制备及其性能

为进一步提升再生丝素蛋白(RSF)在生物组织工程中的应用潜力,将RSF与脱细胞真皮基质(ADM)按照不同质量比溶于甲酸制成纺丝液进行静电纺丝。借助台式扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差式扫描量热仪及CCK8试剂盒对纳米纤维的形貌、微细结构及生物相容性进行研究。结果表明:在固定RSF与ADM质量比为9∶1、纺丝液质量浓度为13 g/mL时,所纺制纳米纤维形态更规整,纺丝状态更稳定;当纺丝液质量浓度为13 g/mL时,随着纺丝液中ADM占比的提高,纺丝液的黏度逐渐上升,可纺性变差; ADM与RSF之间存在相互作用,使共混纳米纤维膜中的部分无规结构逐渐向β折叠结构转变; RSF/ADM共混纳米纤维膜具有良好的生物相容性。     

TiO2/PAN碳化纳米纤维膜的制备及其对腐殖酸的降解效果

以丙烯腈为原料自制聚丙烯腈(PAN)粉末,静电纺丝法制备PAN纳米纤维,采用溶胶-凝胶法负载TiO2,制备TiO2/PAN碳化纳米纤维膜.通过SEM、DG-DTG及元素分析等方法对纳米纤维进行表征.研究结果表明,用PAN质量分数为3%的纺丝液进行静电纺丝,在预氧化温度280℃及碳化温度550℃条件下可制得直径100～1...     

漏斗式喷气静电纺聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜的制备及其表征

为克服传统静电纺丝生产效率低、纺丝过程难以控制、针头易堵塞等问题,实现高效制备高质量纳米纤维膜,在气泡静电纺的基础上,提出了漏斗式喷气静电纺丝技术。以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶液为纺丝液,通过漏斗式喷气静电纺技术成功地制备了高质量的PVP 纳米纤维膜,并运用控制变量法分析了溶液质量分数、表面活性剂质量分数和施加电压等对纤维膜形貌和质量的影响。结果表明：当纺丝溶液中PVP 质量分数为32%,纺丝电压为60 kV,表面活性剂质量分数为0.1%时,获得的PVP 纳米纤维膜综合性能最佳,其表面形貌良好,纤维直径较细且直径分布较均匀。     

氧化石墨烯量子点/聚丙烯腈纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能

为提高全氟磺酸(Nafion)膜的质子传导率和尺寸稳定性,利用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯量子点(GOQDs)/聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,并通过Nafion溶液浸渍法制备了纳米纤维复合质子交换膜。借助扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、热重分析仪和X射线衍射仪等对纳米纤维及复合膜的结构和性能进行表征。结果表明:GOQDs在PAN纳米纤维中均匀分布,GOQDs的加入减小了纳米纤维的直径;纳米纤维形成三维网络结构,对复合膜起到了骨架支撑作用,提高了复合膜的尺寸稳定性,同时提高了复合膜的热稳定性和吸水性;GOQDs质量分数的增加提高了复合膜的质子传导率,80 ℃时复合膜的质子传导率最高可达0.182 S/cm。     

静电纺PVA/SA复合纳米纤维膜制备工艺的优化

通过调节溶液质量分数、质量比、纺丝电压、供液速度、接收距离和辊筒转速等工艺参数,探讨不同条件对静电纺聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)复合纳米纤维膜的影响,制备纤维形貌优良的复合纳米纤维膜。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察复合纳米纤维膜的形貌,并分析纤维直径及其分布。结果表明:最优工艺参数为聚乙烯醇质量分数10%、海藻酸钠质量分数2%、质量比8∶2、纺丝电压19 kV、供液速度1.6 mL/h、接收距离19 cm、辊筒转速300 r/min。此时,可得到形貌良好、分布均匀,平均直径为120.8 nm的复合纳米纤维。     

磺化聚醚砜纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能

为开发燃料电池用高性能全氟磺酸(Nafion)质子交换膜,采用静电纺丝技术制备不同磺化度的磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维,将其作为添加剂引入Nafion基体中,制备SPES纳米纤维/Nafion复合质子交换膜。探讨纺丝液浓度、纺丝电压、接收距离对SPES纳米纤维纺丝过程及纤维形貌的影响。在最优纺丝工艺下,着重研究不同磺化度SPES纳米纤维对复合膜微观结构、吸水率、溶胀率、质子传导率及甲醇渗透率等性能的影响。结果表明:在SPES质量分数为30%,纺丝电压为30 kV,接收距离为20 cm条件下制得磺化度为64%的SPES纳米纤维,将其作为添加剂构筑得到复合Nafion质子交换膜,该膜具有平衡的质子传导(0.144 S/cm)与甲醇渗透性(7.58×10^-7 cm²/s),综合性能最佳,满足高性能甲醇燃料电池的应用需求。     

β-环糊精/聚丙烯酸酯纳米纤维膜的耐水性及其对重金属离子的捕集

为得到一种可捕集废水中重金属离子的耐水型过滤膜新材料,将β-环糊精(β-CD)与聚丙烯酸酯(PA)共混,通过静电纺丝技术制备了β-CD/PA纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了所制纳米纤维的表面形貌,探讨了β-CD质量分数对其表面形貌的影响,并研究了其对铜、铁等重金属离子的捕集能力。通过捕集前后的SEM照片初步分析了其捕集机制。结果表明:PA膜在40 min后的吸水率维持在8%,具有良好的耐水性;当PA质量分数为10%时,纳米纤维膜中单丝间的相互黏结情况随β-CD质量分数的增大有显著改善;PA质量分数为10%,β-CD质量分数为50%(相对于PA)时,纳米纤维膜对铜、铁离子的捕集量可分别达到82.0、219.5 mg/g;捕集铜离子后的纳米纤维膜表面有明显的离子富集。     

碳包覆锡锑合金纳米纤维的制备及应用

以氧化锡锑纳米颗粒(Sn0.92Sb0.08O2.04)为前驱体,葡萄糖为碳源,用水热合成法制备碳包覆锡锑合金,然后采用静电纺丝技术制备碳包覆Sn Sb/C纳米纤维。应用透射电子显微镜、扫描电子显微镜对碳包覆锡锑合金纳米颗粒及纤维的形貌进行表征,利用X射线衍射仪分析了碳包覆锡锑合金混合纳米纤维的晶型结构。研究了碳包覆Sn Sb/C纳米纤维作为一种高容量锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,成功制备了碳包覆锡锑合金纳米纤维;随着纳米纤维中碳包覆锡锑合金含量的增加,制备的负极材料具有较高的可逆容量及较好的循环性能。     

静电纺纤维在生物医药应用领域的研究进展

随着人们对纳米纤维材料特殊性能和高度适应性认识的不断提高,越来越多的研究在关注纳米纤维的制备方法。其中,静电纺丝技术是一种操作简单、原料适应性广且易于实现规模化生产的纺丝方法。静电纺纳米纤维具有较高的比表面积及孔隙率,在生物医药领域有着广泛的应用。介绍生物医药应用领域静电纺纤维的研究状况,着重阐述静电纺技术在组织工程支架、药物控释、创伤敷料、生物酶固定化、生物传感器及医学诊断应用等方面的最新研究进展。