取向聚乳酸纳米纤维的制备及其性能

静电纺取向纳米纤维具有各向异性的微观结构与较高的力学性能,因此具有更广泛的应用。利用一种新型的静电纺收集装置制备取向聚乳酸(PLLA)纳米纤维,该收集装置包括一个旋转的滚筒和两块平行电极。为进一步研究该收集装置制备取向纳米纤维的机理,利用Ansoft Maxwell电磁模拟软件模拟了静电纺过程中的电场分布。制得的取向PLLA纳米纤维的直径为(405±102)nm,扫描电子显微镜(SEM)显示,该PLLA纳米纤维具有较好的取向性,取向排列程度为91.2%。力学拉伸试验显示,取向PLLA纳米纤维的力学性能具有各向异性,其拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量都远大于普通非取向PLLA纳米纤维。     

静电纺取向纳米纤维的制备及在组织工程中的应用进展

为拓展静电纺取向纳米纤维的应用领域,进一步提高收集静电纺取向纳米纤维的取向度和效率,综述了利用改变接收装置来制备取向纳米纤维的多种方法,根据接收装置的不同,主要分为旋转式收集法、水浴收集法和平行板收集法.简单分析了各种方法的基本原理和优缺点,阐述了取向纳米纤维在生物组织工程领域的重要应用,通过研究人员一系列的研究成果证...     

批量制备静电纺有序纳米纤维的研究进展

静电纺丝是一种常用且有效地制备纳米纤维的方法,但其制备的纳米纤维多为无序排列结构,具有各向同性、力学性能较差等缺陷,限制了纳米纤维的应用.因此,对静电纺丝装置进行相应的改进,从而得到具有各向异性且力学性能较好的有序纳米纤维,可进一步拓宽纳米纤维的应用领域.此外,传统单针头静电纺丝技术制备效率低,使得静电纺有序纳米纤维产...     

制备纳米纤维的静电纺丝接收器研究进展

静电纺丝是制备纳米纤维的重要方法,在众多领域具有较强应用价值,引起广泛关注。所得纳米纤维的取向和结构对其性能有重要影响,近年来研究主要集中于如何获得结构不同、形态各异的电纺纤维材料,以满足不同领域的使用要求。接收器作为静电纺丝装置的重要部分,决定电纺纤维的分布与组合。目前,通过对接收器进行改进已经能够制备三种基本结构电纺纤维材料,分别是排列规则纳米纤维线、图案化纳米纤维膜和三维纳米纤维体。本文简述静电纺丝原理,分别对比三种类型纳米纤维结构制备中所采用的不同接收器结构特点和收丝效果。该综述可供纳米纤维材料制备、静电纺丝装置改进和静电纺丝技术应用等研究参考。     

东华大学科研成果展示

正项目名称:新型纳米纤维纱线的开发项目简介:大多数静电纺纳米纤维是以非织造布的形式收集到的,由于其杂乱无章的结构以及较低的力学性能,严重束缚了纳米纤维的应用领域。因此,高效制备结构可控的纳米纤维纱线才是静电纺丝达到广泛应用的最终发展方向。我们采用传统静电纺丝设备与机械加捻装置相结合的方式自主研发出静电纺纱设备,加工取向纳     

有序排列静电纺纳米纤维技术的研究进展

静电纺纳米纤维的有序排列与应用一直是静电纺丝研究的热点,近10年来国内外学者不断设计新型纺丝器、分化区控制装置及改进收集装置,以获得取向纳米纤维。从三方面综述对比了国内外取向纳米纤维的不同技术,指出了有序排列静电纺纳米纤维的发展趋势。     

用平行辅助电极控制电纺纤维毡的宽度

静电纺丝方法收集的一维微米或纳米级纤维是随机取向的，这限制了它的应用。本研究使用辅助电极控制纺丝过程中纤维分布而使纤维取向。由于辅助电极形成的静电场是一个会聚电场，从而控制了旋转收集滚筒上纤维的分布。结果表明，平行辅助电极使电纺毡纤维密度明显提高，而纤维平均直径没有明显的变化。可见，在旋转的收集滚筒上使用辅助电极是控制纤维分布的有效方法。     

提高静电纺纳米纤维力学性能的方法

针对采用常规静电纺丝方法制得的纳米纤维力学性能相对较差的问题,综述了提高静电纺纳米纤维力学性能的三种方法:提高纳米纤维定向排列程度、提高大分子链取向度和制备加捻纱,可为进一步开发性能优异的静电纺纳米纤维提供参考。     

静电纺纳米纤维包芯纱的成形方法及其应用进展

常规的静电纺丝纳米纤维膜因具有超细直径、超高比表面积、超高孔隙率等优点而得到广泛应用,但一维膜结构纳米纤维集合体的力学性能不能满足纺织生产要求。据此提出在传统纱线表面包覆纳米纤维制备纳米纤维包芯纱,其兼具传统纱线的力学性能和纳米纤维的优良性能,可用于开发制备功能性纺织品。介绍了静电纺纳米纤维包芯纱的成形方法,包括机械集聚、水浴法加捻、气流辅助,分析了这些方法的原理及特点,为纳米纤维包芯纱的制备提供了理论基础。介绍了静电纺纳米纤维包芯纱在柔性传感器、能量储存、生物医疗领域的应用现状,对纳米纤维包芯纱的研究与应用具有借鉴意义。     

静电纺丝法宏量制备纳米纤维的研究进展

针对静电纺丝纳米纤维宏量制备过程中的技术问题,系统介绍了近年来国内外提高静电纺产量的最新进展、关键方法与核心技术。围绕多针头和无针头 2 大类宏量制备技术,具体介绍了多种宏量制备方法的原理、结构和特点,从产业应用和学术研究的角度分别对其进行比较,深入分析涉及到的多种宏量制备技术和装置的优缺点,以期推动静电纺丝法制备纳米纤维的产业化和多功能纳米纤维的深入研究。分析表明,无针头类静电纺丝具有电场均匀、产量高等优点,将是静电纺纳米纤维宏量制备技术发展的主要方向,但无针头类静电纺丝的机制、模拟和产业化应用仍需深入研究。     

Manipulation of the electric field of electrospinning system to produce polyacrylonitrile nanofiber yarn

Electrospinning is a process that produces nanofiber through the action of an external electric field imposed on a polymer solution or melt. This paper introduces a new system capable of producing continuous uniaxially aligned PAN nanofiber yarn by manipulating the electric field. The manipulation was carried out by employing a negative charged bar in the electric field of conventional electrospinning system, leading to the formation of an electrostatic multipolar field. As a result, the main stream was redirected towards a rotating take up unit, collecting the twisted yarn consisting of uniaxially aligned nanofibers. The yarns were then treated in boiling water under tension and their mechanical properties were compared with those of the untreated ones.     

静电纺纳米纤维纱线研究进展

为拓展静电纺纳米纤维的应用领域,提高静电纺纳米纤维的力学性能,对国内外近期静电纺纳米纤维纱线的研究进展进行了综述。按照加捻方式的不同,将纤维加捻方法分为流场加捻、电场加捻和机械加捻,详细介绍了几种加捻方法,并对这些方法制备的纱线的性能参数以及方法的优劣进行了对比;讨论了静电纺丝工艺参数对纱线力学性能的影响,并介绍了几种提高纳米纤维纱线力学性能的方法;对静电纺纳米纤维纱线在智能化织物、生物工程以及电子器件领域的应用进行了总结;最后针对静电纺纳米纤维纱线中存在的问题以及未来的发展趋势进行了分析。     

聚乳酸/胶原蛋白取向纳米纤维支架的性能

为研究取向纳米纤维的性能及取向纳米纤维对细胞生长的引导作用,利用可降解的聚乳酸和胶原蛋白为原料,通过静电纺丝方法制备了随机和取向排列的聚乳酸（PLLA）、聚乳酸 ∕ 胶原蛋白（PLLA ∕Coll）纳米纤维支架材料。利用扫描电镜、红外光谱仪等研究了纳米纤维的形态结构、化学性能和力学性能等,并在其表面培养间充质干细胞（MSCs）,研究细胞在不同的支架表面的生长形态。结果表明：取向纳米纤维具有较细的纤维直径,各向异性的结构性能,平行于纤维排列方向的润湿性能和优于垂直于纤维排列方向的断裂强度。复合 PLLA ∕ Coll 支架表面含有细胞识别基团,能增强细胞的黏附和增殖,培养在取向 PLLA ∕ Coll 纳米纤维支架上的 MSCs 呈现取向的纺锥形态,与体内 MSCs 的形态更类似。     

基于静电纺丝的柔性各向异性应变传感器的制备及其性能

为实现特定方向应变的检测,拓展柔性应变传感器的适用范围,利用磁场辅助静电纺丝技术制备平行排布的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维薄膜,并组装成各向异性柔性压电传感器。探究了纺丝参数对纤维薄膜形貌的影响,借助拉曼光谱仪对其化学结构进行表征;对传感器的应变响应性进行测试,并验证其应用于输尿管蠕动检测的可行性。结果表明:纺丝电压为11.5 kV,纺丝距离为13 cm,推注速率为5 mL/h条件下制备的PVDF纳米纤维具有均一的形貌和取向性,且纳米纤维膜为β晶型结构;柔性各向异性应变传感器对于沿PVDF纳米纤维垂直方向的应变,能够产生显著的电压响应信号,而对沿PVDF纳米纤维平行方向的应变不敏感,显示出良好的各向异性应变检测能力。     

Nanotechnology in fibrous materials–a new perspective

This issue reviews various areas where nanotechnology has come up predominately in fibrous materials, namely in electrospun polymeric nanofibers and polymer layered silicate nanocomposites. It includes synthesis, characterization, various methods of collecting nanofibers, factors affecting electrospinning, methods of increasing the productivity of the electrospinning process, and different electrospinning designs. It also covers synthesis and characterization of polymer nanocomposites. Various properties of nanocomposites are discussed. The rheological behavior and morphology of nanocomposites are covered. Different modeling and simulation methods applicable to electrospun nanofibers and polymer layered silicate nanocomposites are discussed. Some of the potential application areas of electrospun nanofibers, polymer layered silicate nanocomposites, and various products available in the market based on nanotechnology are also discussed. Some of the lacking areas and future prospects in nanofibrous structures (nanofibers and nanocomposites) are emphasized in this issue.     

取向排列丝素蛋白/聚已内酯复合纳米纤维膜的双轴向拉伸性能

 以滚筒为收集装置,用静电纺丝技术制备了有序排列的丝素蛋白/聚己内酯（SF∕PCL）复合纳米纤维膜。利用FE-SEM和MATLAB软件对不同转速下收集的SF/PCL纳米纤维的形貌及排列有序程度进行表征;利用双轴拉伸试验仪对纳米纤维膜的力学性能进行测试。结果表明：滚筒转速越大,纳米纤维排列有序程度越高;纳米纤维膜力学性能表现出各向异性,同时具有明显的非线性和非弹性。对实验曲线进行拟合,建立了纳米纤维膜在双轴循环拉伸作用下的拉伸负荷-伸长率数学模型。以滚筒转速4.70m/s的试样为例,数学模型拟合曲线与实验曲线具有较高的一致性。     

Nanotechnology in fibrous materials-a new perspective

This issue reviews various areas where nanotechnology has come up predominately in fibrous materials, namely in electrospun polymeric nanofibers and polymer layered silicate nanocomposites. It includes synthesis, characterization, various methods of collecting nanofibers, factors affecting electrospinning, methods of increasing the productivity of the electrospinning process, and different electrospinning designs. It also covers synthesis and characterization of polymer nanocomposites. Various properties of nanocomposites are discussed. The rheological behavior and morphology of nanocomposites are covered. Different modeling and simulation methods applicable to electrospun nanofibers and polymer layered silicate nanocomposites are discussed. Some of the potential application areas of electrospun nanofibers, polymer layered silicate nanocomposites, and various products available in the market based on nanotechnology are also discussed. Some of the lacking areas and future prospects in nanofibrous structures (nanofibers and nanocomposites) are emphasized in this issue.     

Development of PEO nanofibers having novel morphologies via distance positioning apparatus

In this study, PEO nanofibers with novel architectures were developed via newly designed distance positioning apparatus in order to feed polymer solution in a different way. The surface morphology and alignment of nanofibers were observed using a scanning electron microscope (SEM). SEM micrographs revealed that different morphologies could be obtained by changing feeding position. For the first time in the nanofibers literature; nanofibers were simultaneously collected on three different positions (collector plate, X-axis, and Y-axis) and surface morphology of these nanofibers was found to be different which is promising in terms of their potential regarding utilization of same nanofibrous mat for functional applications.