静电纺丝制备纳米纤维及其工业化研究进展

针对静电纺丝技术从实验室走向工业化还存在产率低的问题,重点分析了为提高生产效率而采用的多针头纺丝和无针头纺丝等批量化生产方法,简述了静电纺丝的基本原理和实施方法,介绍了静电纺丝制备聚合物纤维、无机物纤维、同轴及中空纤维的情况和特点。随着对静电纺丝方法、设备、工艺和材料研究的深入,通过对高压静电场分布的控制采用多喷头组合方式和无针滚筒方式将成为产业化制备纳米纤维的有效手段。通过控制高压电场分布利用提高效率后的单孔纺丝方法制备出了长、宽、厚分别为1000mm、350mm、1.28mm的芳纶1313纳米纤维布。最后对静电纺丝工业化规模制备纳米纤维材料进行了展望。     

静电纺丝制备纳米纤维及其装置的研究进展

静电纺丝技术是一种简单有效的制备纳米纤维的新方法.评述了静电纺丝制备不同类型纳米纤维的研究动态,并着重概述了其装置设计和改进的研究进展.相关研究表明,调整接收装置和液体传送装置,以及采用多喷头组合的方式有望成为电纺丝可控制备纳米纤维及其产业化的有效手段.     

静电纺丝复合纳米纤维研究进展

静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝的加工技术,是获得纳米尺寸纤维的有效方法之一。然而单一组分的纳米纤维已经难以满足应用的需求,而采用两种或两种以上的聚合物(或聚合物/填料颗粒)进行静电纺丝得到的复合纳米纤维逐渐受到了人们的关注。文中总结了由静电纺丝技术制备的复合纳米纤维及其性能等方面的研究进展。主要包括复合物/碳复合纳米纤维、聚合物/金属复合纳米纤维、聚合物/粘土复合纳米纤维、共混物复合纳米纤维、装饰型复合纳米纤维等。     

静电纺丝制备二氧化硅纳米纤维的形貌控制

使用溶胶一凝胶和静电纺丝相结合的方式制备二氧化硅纳米纤维,采用PVP／乙醇溶液作为实验用剂,通过调整结构导向剂P123的量来探究其对所得多孔纳米纤维形貌的影响。利用电子扫描显微镜（SEM）、电子透射显微镜（TEM）以及氮气吸附一脱附对得到的多孔纤维进行表征。结果显示,结构导向剂P123的使用量是影响二氧化硅纳米纤维的比...     

静电纺丝制备二氧化硅纳米纤维的形貌控制

使用溶胶-凝胶和静电纺丝相结合的方式制备二氧化硅纳米纤维,采用PVP/乙醇溶液作为实验用剂,通过调整结构导向剂P123的量来探究其对所得多孔纳米纤维形貌的影响。利用电子扫描显微镜(SEM)、电子透射显微镜(TEM)以及氮气吸附-脱附对得到的多孔纤维进行表征。结果显示,结构导向剂P123的使用量是影响二氧化硅纳米纤维的比表面积的主要因素,但是对孔径分布没有影响。     

静电纺丝法制备细菌纤维素纳米纤维

利用静电纺丝技术,以实验室自制的细菌纤维素(BC)为原材料,选择室温离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物(AMIMCL)为溶解体系,制备出细菌纤维素纳米纤维。实验中通过添加助溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)降低纺丝液的粘度,并设计了转动的滚筒收集器,考察了BC质量分数、DMF的添加量、电压、固化距离等因素对静电纺丝的影响,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)对纺丝进行分析。研究表明,在BC质量分数为5%、AMIMCL与DMF的质量比为1∶2.5、电压为23kV、固化距离为12cm、环境湿度为60%～80%的条件下能够制备出连续的、直径为500～800nm的细菌纤维素纳米纤维;BC的晶体结构为纤维素Ⅰ型,而BC经离子液体溶解并静电纺丝后其结构转化为纤维素Ⅱ型。     

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.     

静电纺丝技术制备纤维的研究

静电纺丝技术是目前制备直径几十纳米至几微米聚合物纤维的主要方法之一,本文简述了静电纺丝法的背景及基本原理,阐述了影响纤维制备的主要因素,介绍了静电纺丝法制备纳米纤维的种类及发展现状,以及在过滤介质材料、电子光学材料、超疏水性材料、生物医用功能材料、增强复合材料等方面的应用,最后对电纺纳米纤维的发展方向进行了展望.     

静电纺丝法制备SiC纳米纤维的研究进展

SiC纳米纤维具有许多优良的性能,如低的热膨胀系数、高的比表面积、高强度以及高的热稳定性和热导率。静电纺丝法制备SiC纳米纤维被认为是最简单最通用的方法之一,并成功应用到了力学、电学、光学、热学等多个领域。对静电纺丝原理和装置,静电纺丝法SiC纤维的制备和影响因素进行了全面详细的介绍和归纳,并对纤维的二级结构做了简短的介绍,最后对SiC纤维未来的研究方向和应用提出了个人观点。     

静电纺丝法制备聚酰亚胺纳米纤维及其表征

通过两步法制备聚酰亚胺(PI)纳米纤维,利用均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二胺基二苯醚(ODA)合成聚酰亚胺酸(PAA)纺丝液,采用高压静电纺丝技术制备PAA纳米纤维,在高温下亚胺化获得PMDA-ODA型PI纳米纤维,研究了溶液浓度、纺丝距离及纺丝电压对纤维形貌的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对纤维形貌进行了表征。结果表明:当PAA溶液浓度为20wt%,纺丝距离为18cm,纺丝电压为20kV时得到的纤维形貌较好。同时利用红外光谱仪、热重分析仪对其化学结构和热稳定性也进行了表征。     

SU-8光刻胶与Ni基底结合性的分子模拟

运用分子动力学模拟软件Materials Studio针对SU-8胶与Ni基底的结合性进行模拟分析,计算了不同前烘温度下SU-8胶与Ni(100)面的结合能,发现在343K的前烘温度下,光刻胶与基底的界面结合能达到最大,说明此时界面结合最好。通过对SU-8胶与Ni基底的相互作用能分析,发现影响结合能的主要因素是两种分子之间的范德华力,其中色散力起主要作用,其值是排斥力的近两倍。     

静电纺丝法制备磁性纳米纤维材料的研究进展

磁性纳米纤维材料不但具有普通纳米粒子的特殊效应,而且具有独特的形状各向异性和磁晶各向异性效应,在高密度磁记录、电磁波吸收、催化剂、医学和生物功能材料等领域具有重要应用。静电纺丝技术已被证明是一种制备纳米纤维最简单有效的方法。结合最新文献,重点阐述了以静电纺丝技术为主的磁性纳米纤维制备工艺以及不同工艺对磁性纳米纤维的形貌和性能的影响。简要介绍了磁性纳米纤维的应用,指出了发展新型结构可控磁性纳米纤维材料、研究其定向排布及组装技术、开发其在各领域的实际应用是未来主要的研究方向。     

SU-8光刻胶制作三维光子晶体

针对SU-8光刻胶应用于三维光子晶体的制作研究,本文提出并实现了对SU-8光刻胶的重要成分SU-8环氧树脂采用柱层析和高压液相色谱-尺寸排阻色谱法进行分离,分离结果表明SU-8环氧树脂分子量分布范围很大,从大约100～100000,包括SU-1、SU-2、SU-4、SU-6、SU-8多种组分及其混合物.采用分离后的SU-8和SU-6纯组分配制了性能优化的SU-8光刻胶,并总结了其最佳光刻工艺,结合干涉光刻技术制作了晶格常数为922nm的三维面心立方光子晶体结构.     

基于DILL模型的SU8厚胶曝光仿真

基于DILL经典曝光模型,对其分别在深度轴和时间轴上进行扩展:在深度轴上,以基尔霍夫衍射公式为基础,引入复折射率,利用光束传输法的思想计算了某曝光时刻下胶体内部的光场分布;在时间轴上,分析SU8光刻胶的特点及曝光反应过程,建立合适的光交联反应动力学模型,计算不同曝光时刻下的光场分布,通过整个曝光模型的建立,最终给出一定曝光时间后的光场分布;结果表明,在曝光阶段,胶内深层光场整体分布随时间变化不大,曝光时间对曝光阶段光场分布的影响较小,这种影响将在后烘阶段得以放大.     

基于MEMS技术的SU-8胶被动微阀片的设计与研制

为解决微流体在微流控芯片上的单向流动,进而实现生化反应的片上系统,采用微机电系统（MEMS）技术加工出SU-8胶微型阀片．SU-8胶阀片具有弹性模量和弹性常数低、开启压力小、反向泄漏小、易于加工等特点．从理论上分析了不同厚度（10μm,15μm,20μm,25μm）的微型阀片在不同压力作用下的挠度和应力分布,在相同尺寸和压力下,SU-8微阀片的挠度与传统的硅阀片的挠度相比要大10倍左右．讨论了有阻尼作用下的谐振频率以及过流特性。可知阀臂和阀座的尺寸是影响阀片性能的主要因素．给出了加工工艺,测试了阀片的正反向过流性能,以水作为工作物质,得到3种厚度阀片的过流曲线,其最大正向流速达到7000μL／min．     

复合纳米纤维静电纺丝法的制备及其磁性

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和金属盐为原料,利用静电纺丝法成功制备出了摩尔比为1：1的SrTiO3-SrFe12O19磁电复合纳米纤维。并通过FT-IR,XRD,SEM和VSM等技术对纤维前驱体及其产物的结构、热处理产物的物相、形貌及磁性能进行了表征。结果表明,样品经900℃焙烧2h后,即可得到纯的SrTiO3和SrFe...     

Young’s modulus and interlaminar fracture toughness of SU-8 film on silicon wafer

SU-8 cantilever beams deposited on the polished sides or unpolished sides of silicon wafers were fabricated by MEMS and bulk micro-machining techniques. Bending tests were conducted to measure the Young’s modulus and interface fracture toughness. The results indicate that the Young’s modulus is increasing as the width of specimens is increasing because the specimen quality becomes better. When the width of SU-8 cantilever beam is 400 μm, the Young’s modulus is about 3.5 GPa. On the other hand, since the interface between SU-8 and silicon wafer does not suffer the attack of etchant, the measured interface fracture toughness has no clear dependence on the specimen width. The averaged interface fracture toughness is about 25–30 J/m² for the polished interface and 15–20 J/m² for the unpolished interface.     

基于多层SU-8结构的微喷阵列芯片的制作与应用研究

采用光刻胶SU-8的光刻成型技术和"多次光刻、一次显影"工艺制备了基于三层SU-8结构的微喷阵列芯片,重点研究了SU-8胶工艺过程中平整度、温度和曝光剂量对多层微结构的影响,解决了芯片结构有裂纹、发生破裂和喷孔堵塞等问题.利用O2等离子体处理了芯片微管道内表面,使液体样品在进样后能够进行自动传输、分配和贮存.持续10ms的10kPa气压驱动下,该芯片可以在3.4mm×3.4mm的尼龙膜上制成5×5样品微阵列,25个点直径平均值为384μm,变异系数为2.6%.利用该芯片制成的DNA微阵列的信号强度变异系数达到4.5%,直径大小变异系数达到3.2%,符合生物微阵列分析的要求.     

M型锶铁氧体纳米纤维静电纺丝和磁性能

以聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpylrrolidone,PVP)和金属盐为原料,采用静电纺丝法制备了SrFe12O19/PVP复合纤维前驱体,前驱体经焙烧后得到M型锶铁氧体纳米纤维.通过FTIR、TG/DSC、XRD、SEM和VSM技术对复合纤维前驱体及所制备的M型锶铁氧体纳米纤维进行了表征.结果表明,复合纤维前驱体的直径与溶液中金属盐浓度有关,随盐浓度的升高纤维直径增大;经800℃焙烧2h后,得到纯相M型锶铁氧体纳米纤维,直径在100～150nm,组成纤维的平均晶粒大小约为49nm,且随焙烧温度的升高,晶粒长大;经1000℃焙烧2h后得到的锶铁氧体纤维的磁性能最佳,此时纤维平均直径约为100nm,晶粒尺寸约为61nm,室温下测得的饱和磁化强度为68.5A.m2/kg,矫顽力为503kA/m.