静电纺丝法制备纳米或亚微米纤维的研究进展

静电纺丝法是一种制造纳米或亚微米纤维的技术,综述了静电纺丝工艺的进展以及这种纺丝方法纺制纳米或亚微米纤维的形成机理和工艺过程,结合静电纺丝法的最新进展列举了一些纳米或亚微米纤维的研究成果,展望了静电纺丝技术的应用前景.     

激光蒸发法制备亚微米磁性纤维的研究EI北大核心

使用CO2激光器,采用蒸发法在惰性气体引导和磁场的诱导下,通过调整各工艺参数,制备出直径为200~500nm的亚微米磁性铁纤维。并通过扫描电镜观察了纤维的形貌和尺寸。实验证明此方法具有纤维的纯度高、粒径分布窄,粒子直径能够有效控制的特点。     

基于静电纺丝制备中空纳米纤维的研究进展

中空纳米纤维具有独特的中空结构和较大的比表面积,在吸附、催化、电化学、医药等领域具有广阔的应用前景。静电纺丝技术是制备中空纳米纤维的有效手段。随着静电纺丝工艺的不断成熟,利用静电纺丝大规模制备中空纳米纤维提上了日程。首先详细介绍了基于静电纺丝技术制备中空纳米纤维的原理和方法,探讨了现阶段基于静电纺丝技术大规模制备中空纳米纤维存在的问题以及研究现状,总结了中空纳米纤维的应用进展,最后指出了中空纳米纤维的发展方向,为推动中空纳米纤维的大规模制备及应用奠定基础。     

新型纳米/亚微米纤维态催化剂的制备及表征

采用静电纺丝法以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和纳米T iO2为原料制备了一种新型纳米/亚微米纤维态催化剂。采用SEM、TEM、XRD、FT-IR对所制得的新型纳米/亚微米纤维态催化剂进行了表征,结果表明纤维直径随着纳米T iO2含量的增加而增加,纳米T iO2颗粒在PVP纤维基体中分散均匀,并且纳米T iO2颗粒和PVP分子形成了氢键。光催化性能测试结果表明纤维中纳米T iO2含量为20%时,紫外光照射80 m in对甲醛的光催化降解率达到了56.8%。     

静电纺丝法机理及其在无机中空微/纳米纤维制备中的研究进展

静电纺丝是一种简单、有效的生产微/纳米纤维的技术。中空微/纳米纤维的制备是近年静电纺丝法研究的三大突破之一。回顾了静电纺丝法历史沿革,简述了静电纺丝基本机理及纺丝过程中射流存在的几种不稳定性形式。重点介绍了该技术在制备无机中空微/纳米纤维上的最新研究成果,最后展望了其未来的发展方向。     

中空纤维复合纳滤膜的制备与表征以及醇的影响

以聚醚砜(PES)中空纤维超滤膜为基膜,采用界面聚合法制备聚哌嗪酰胺中空纤维复合纳滤膜。其最佳工艺条件为哌嗪(PIP)1.5%(质量分数),均苯三甲酰氯(TMC)0.2%(质量分数),聚合时间30 s,热处理条件80℃/20 min。在0.3 MPa、25℃条件下,该纳滤膜的纯水通量33.6 L/m2h,对1 000 mg/L MgSO4溶液的截留率为85%。作为添加剂的醇,其羟基数及含量不同,对膜性能的影响也不同,可以通过这些因素的调控来提高膜的截留性能。     

亚微米纤维多孔材料热辐射性能的实验与理论

采用静电纺丝技术制备出几种不同直径的亚微米纤维多孔材料(纤维直径分别为0.52μm,0.63μm和0.65μm),通过傅里叶变换红外光谱测试了各材料的红外透过率;根据实验测试数据,基于Mie散射理论、Subtractive Kramers-Kronig(SKK)关系式和Beer定律,计算了亚微米纤维多孔材料的复折射率和辐射热导率,研究了纤维直径对材料衰减系数和辐射热导率的影响,并以最小辐射热导率为目标对纤维直径进行了优化。结果表明,在300K温度下,对于纤维体积分数为0.03的多孔材料,直径为2.0μm时辐射热导率最小(0.292 m W/(m·K)),较0.52~0.65μm(实验条件)的辐射热导率降低了约25%。     

C/SiO2同轴复合纤维的制备及性能研究

以SiO₂溶胶为壳层,聚丙烯腈(PAN)溶液为芯层,采用同轴静电纺丝法制备了PAN/SiO₂同轴复合纤维. 经过预氧化,炭化处理,得到1μm的C/SiO₂同轴复合纤维. 采用傅立叶红外分析仪(FTIR)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了同轴纤维结构和纤维截面形貌,表明利用同轴静电纺丝技术在碳纤维上制备了厚度约20nm的SiO₂涂层. 采用网络分析仪研究了同轴复合纤维的吸波性能,纤维质量分数为20％时,同轴复合纤维介电常数实部和虚部均比未涂层碳纤维低. 根据电磁参数采用RAMCAD软件计算了3mm厚材料反射率,在2～18GHz频率范围内,材料的最低反射率达到-17dB,对应的频率为12GHz,<-10dB的带宽为3.3GHz. 热重(DTA-TG)分析表明同轴复合纤维的抗氧化性能较未涂层碳纤维有所提高.     

乳液聚合制备SiO_2/PMMA-DMEMA亚微米复合微球及其表征

用溶胶凝胶法制备出表面含可聚合官能团的亚微米SiO2粒子,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为聚合单体,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMEMA)为功能单体,在复合乳化剂SE-10/OP-10的作用下,通过SiO2粒子表面上的乳液聚合成功制备出了表面光滑且具有核壳结构的SiO2/PMMA-DMEMA复合粒子,并对得到的复合粒子采用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)和热失重分析(TGA)进行表征。TEM结果显示,SiO2处于内层,大小约170 nm;外层包覆了厚度约20 nm的聚合物。XPS表明,SiO2被聚合物包覆后,N元素的摩尔分数为2.08%,其表面Si元素的摩尔分数降到2.21%。复合粒子经TGA分析后,聚合物与SiO2质量比(fp)为69.4/100,其中PMMA和PDMEMA含量分别为29.0%和10.1%;复合粒子经甲苯抽提后,聚合物与SiO2的质量比(fp)为60.1/100。聚合物的有效接枝率(fe)约为86.6%。     

C/SiO2同轴复合纤维的制备及性能研究

以SiO₂溶胶为壳层,聚丙烯腈(PAN)溶液为芯层,采用同轴静电纺丝法制备了PAN/SiO₂同轴复合纤维. 经过预氧化,炭化处理,得到1μm的C/SiO₂同轴复合纤维. 采用傅立叶红外分析仪(FTIR)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了同轴纤维结构和纤维截面形貌,表明利用同轴静电纺丝技术在碳纤维上制备了厚度约20nm的SiO₂涂层. 采用网络分析仪研究了同轴复合纤维的吸波性能,纤维质量分数为20％时,同轴复合纤维介电常数实部和虚部均比未涂层碳纤维低. 根据电磁参数采用RAMCAD软件计算了3mm厚材料反射率,在2～18GHz频率范围内,材料的最低反射率达到-17dB,对应的频率为12GHz,<-10dB的带宽为3.3GHz. 热重(DTA-TG)分析表明同轴复合纤维的抗氧化性能较未涂层碳纤维有所提高.     

静电纺丝法制备陶瓷中空纳米纤维的研究进展

陶瓷中空纳米纤维具有特殊的纳米一维管式结构, 在微电子、应用催化、气体传感器和光电转换等领域具有良好的应用前景。本文综述了静电纺丝法制备陶瓷中空纳米纤维的最新研究进展, 主要包括同轴静电纺丝法、单针头静电纺丝法以及后处理法在制备陶瓷中空纳米纤维方面的发展趋势, 重点介绍了单针头静电纺丝法在制备中空纳米结构上存在的相转化、气体挥发和柯肯达尔效应等机理, 并且对于陶瓷中空纳米纤维的应用前景以及不足进行了展望与总结。     

Simulation Guided Coaxial Electrospinning of Polyvinylidene Fluoride Hollow Fibers with Tailored Piezoelectric Performance

Electrospun polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric fibers have high potential applicability in mechanical energy harvesting and self-powered sensing owing to their high electromechanical coupling capabilities. Strategies for tailoring fiber morphology have been the primary focus for realizing enhanced piezoelectric output. However, the relationship between piezoelectric performance and fiber structure remains unclear. This study fabricates PVDF hollow fibers through coaxial electrospinning, whose wall thickness can be tuned by changing the internal solution concentration. Simulation analysis demonstrates an increased effective deformation of the hollow fiber as enlarging inner diameter, resulting in enhanced piezoelectric output, which is in excellent agreement with the experimental results. This study is the first to unravel the influence mechanism of morphology regulation of a PVDF hollow fiber on its piezoelectric performance from both simulation and experimental aspects. The optimal PVDF hollow fiber piezoelectric energy harvester (PEH) delivers a piezoelectric output voltage of 32.6 V, ≈3 times that of the solid PVDF fiber PEH. Furthermore, the electrical output of hollow fiber PEH can be stably stored in secondary energy storage systems to power microelectronics. This study highlights an efficient approach for reconciling the simulation and tailoring the fiber PEH morphology for enhanced performances for future self-powered systems.     

同轴静电纺美藤果油/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及其性能

目的 提高美藤果油在纤维膜中的负载量,提升其在食品活性包装或生物医药方面的应用潜力。方法 通过同轴静电纺丝技术制备具有核壳结构的美藤果油(Sacha inchi oil,SIO)/聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)纳米纤维膜。采用单因素实验和正交试验探究PVA的质量分数、施加电压、接收距离和壳层流速等纺丝条件对SIO负载量的影响。通过扫描电镜、透射电镜和傅里叶红外变换光谱表征纳米纤维的形态及性能,测试并分析加入SIO后纤维膜的力学性能、亲水性能和抗氧化活性。结果 通过正交试验得到了纤维膜的最佳纺丝条件,PVA的质量分数为12%,施加电压为22 kV,接收距离为16 cm,核壳流速比为0.1 mL/h∶1.4 mL/h。在此条件下可以成功制备以SIO为核层,以PVA为壳层的具有明显核壳结构的形貌较好、直径分布均匀,SIO负载量为67.79%的纳米纤维膜。SIO的加入使纤维膜的拉伸强度提高了2.51倍,水接触角减小了14.04°,抗氧化活性提高了2.6倍。结论 采用同轴静电纺丝技术成功制备了具有明显核壳结构的纳米纤维及纤维膜,该膜的SIO负载量高,加入SIO后纤维膜的力学性能、亲水性能和抗氧化活性均得到改善。     

以废弃聚苯乙烯泡沫板为原料制备聚苯乙烯空心微球

以废旧聚苯乙烯泡沫板为成球材料,采用微封装法制备了具有高附加值的聚苯乙烯空心微球。考察了水油相质量比、第1次和第2次乳化搅拌速度、第一水相中乳化剂浓度和油相中聚苯乙烯浓度对聚苯乙烯空心微球振实密度及平均直径的影响。在此基础上,制备出最低振实密度为0.11g/cm3、粒径为75～646μm的不同平均直径的聚苯乙烯空心微球。最后简要介绍了放大试验,并探讨了放大工艺中所用试剂的回收利用工艺,试验结果为该方法的工业化提供了数据支持。     

SDBS对聚苯乙烯电纺行为及纤维毡力学性能的影响

在聚苯乙烯(PS)溶液中添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂改变射流分裂行为,从而改善了电纺毡的结构与性能。利用高速摄像机、扫描电镜和万能拉伸机等研究了射流分裂过程、电纺毡的形态与力学性能。实验结果表明,SDBS使纺丝液的表面张力与电导率增加、黏度下降;射流的分裂点提前和纤维平均直径减小;纤维毡表面光泽性良好,均匀性提高,电纺毡力学性能明显提高。     

空气过滤用静电纺聚苯乙烯/碳纳米管复合纤维膜的制备

采用静电纺丝技术制备聚苯乙烯(PS)超细纤维、PS/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合纳米纤维,并对其纤维形态结构、直径大小及空气过滤性能进行了表征。通过PS纺丝溶液浓度变化调控制备纯PS纤维多孔膜,并通过在PS纺丝液中添加不同含量MWCNTs调控纤维形态结构。SEM分析结果表明PS/MWCNTs复合纤维表面形成"褶皱"型和"山峰"型纳米级突起,复合纤维表面的粗糙度明显增加,且纤维直径明显减小。空气过滤性能测试结果发现这种多级结构使复合膜的过滤效率相比光滑的纯PS纳米纤维膜大幅提高,过滤性能得到明显改善。在85L/min气流速度下,PS/MWCNTs复合膜过滤效率高达99.95%,空气阻力为374.6Pa。选择尺寸较粗的微米级PS纤维(~2μm)和相对较细的纳米级PS/MWCNTs复合纤维(~800nm)进行混纺,调节复合膜堆积密度可使得混纺膜空气阻力降低到235.4Pa,仍能保持高的过滤效率(99.68%)。