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.     

静电纺丝法制备SiO2纳米纤维及其形貌的调控

一维SiO2纳米纤维以其独特的长径比,优异的力学性能以及热学性能,广泛应用于分离、催化以及传感器领域。以高压静电纺丝技术为基础,结合无模板剂的溶胶-凝胶法合成了直径均匀、连续无裂痕的SiO2纳米纤维。研究表明,合成的SiO2纳米纤维形貌良好,直径约为0.5～3μm,为无定形结构。通过改变陈化时间,调整凝胶的粘稠度,从而控制电纺SiO2的形貌与结构,得到了SiO2碗状结构和不同直径的纳米纤维,证明了利用无模板的溶胶-凝胶法静电纺丝的可行性。     

静电纺丝法制备Fe3+/TiO2纳米纤维及表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纤维模板,钛酸四丁酯(Ti[O(CH2)3CH3]4)和Fe3+为前驱体,乙醇为溶剂,醋酸为催化剂,采用静电纺丝法制备不同含铁量的复合纳米纤维Fe3+/TiO2,经500℃煅烧得到以锐钛矿为主的Fe3+/TiO2纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了Fe3+/TiO2纳米纤维的形貌与晶态,计算了样品的晶粒尺寸和锐钛矿所占的比例,并比较了5%Fe3+/TiO2纳米纤维、5%Fe3+/TiO2粉体以及纯TiO2纳米纤维三者光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果。研究表明:由静电纺丝法制备的5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化降解效果比相同含铁量的粉体的降解效果好,TiO2纳米纤维比5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化活性高。     

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Zn掺杂TiO_2复合纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为络合剂与钛酸异丙酯、醋酸锌混合制得前驱体溶液,用静电纺丝法制得PVP/Ti(OCH(CH3)2)4/Zn(CH3COO)2复合纳米纤维,经700℃煅烧后,生成直径约300～400nm的Zn掺杂TiO2复合纳米纤维。研究结果表明,前躯体溶液的浓度、纺丝电压和接收距离对纤维的形貌和结构有较大的影响。通过差热-热重分析、红外光谱、扫描电镜、粉末X射线衍射等手段对纳米纤维进行了表征。在日光照射下以Zn掺杂TiO2复合纳米纤维光降解亚甲基蓝溶液,光降解效率优于TiO2纳米纤维。     

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.     

气流-静电纺丝法制备尼龙6纳米纤维

本文采用自行研制的气流-静电纺丝设备制备了尼龙6纳米纤维,其设备的改进主要在于在原有的立式静电纺丝机的喷丝头上增加了气流喷射系统。经过实验确定了最佳纺丝工艺参数:纺丝液质量浓度为13%,纺丝电压为16kV,纺丝距离为10cm,气流流量为8L/min。对比气流-静电纺丝与普通静电纺丝发现,采用气流-静电纺丝不仅能制备较细、均匀的纳米纤维,而且产量更高。     

静电纺丝技术制备TiO2/SiO2复合中空纳米纤维与表征

用静电纺丝技术成功制备出复合中空 TiO 2/ SiO 2纳米纤维。用动态热分析仪、 红外光谱仪、X射线衍射仪、 扫描电镜、 透射电镜和 X射线能谱仪等分析技术对样品进行了表征。分析结果表明 , 得到的产物为复合中空TiO 2/ SiO 2纳米纤维 , 以非晶 SiO 2为外壳 , 内壁由粒径为 50 nm的晶态 TiO 2粒子组成 , 复合中空纳米纤维平均直径 2μm , 长度 > 100μm。讨论了复合中空纳米纤维的形成机制 , 复合纤维在烧结过程中 , 芯层 TiO 2纳米粒子向外表面扩散 , 与壳层 SiO 2粒子形成新化学键 , 得到复合中空纳米纤维。     

静电纺丝纳米纤维在吸附分离领域的应用进展

静电纺丝技术作为一种简单有效的制备纳米纤维的方法,制备的纳米纤维具有巨大的比表面积,而且采用该技术制备纳米纤维具有操作简单、易于控制、成本低廉等特点,已经在生物医学领域、国防领域、吸附分离领域等取得了一系列应用进展。本文首先对静电纺丝技术做了概述;其次,对其制备原理、影响因素及应用优势等做了简要的说明;然后重点综述了静电纺丝制得的纳米纤维在吸附分离领域的应用进展,总结了静电纺丝纳米纤维存在的问题并对其在吸附分离领域的应用趋势做出了展望。     

静电纺制备二氧化锡/碳纳米纤维锂离子电池负极材料的研究进展

二氧化锡纳米材料具有毒性小、成本低、可逆容量高等优点,是当前研究最为广泛的锂离子动力电池负极材料之一。构建与碳复合的二氧化锡基纳米结构是缓解二氧化锡在长时间的嵌/脱锂循环过程中体积膨胀、控制纳米颗粒团聚问题以及增加材料导电性的有效方法。用高效、可控的静电纺丝技术,结合高温煅烧、水热合成、化学沉积等方法,可制备出结构型二氧化锡/碳复合纳米纤维。本文讨论了具有不同碳层分布的均匀型、核壳型及三明治型结构的二氧化锡/碳复合纳米纤维的制备方法,以及不同碳层分布对其锂电性能的改善状况及机理分析。     

电纺丝制备纳米纤维及其应用

电纺丝技术是利用高压静电将聚合物或具有粘弹性的溶液制备成纳米级直径纤维的一种加工技术。电纺丝纤维膜由于其高比表面积、良好的生物仿生性能,在生物组织工程支架、药物载释、伤口修复等方面有较高的应用价值。近年来,大量文献报道,通过对电纺丝装置以及纺丝过程参数的改进和优化,制备出功能化和具有特殊结构的纳米纤维材料。本文从电纺丝装置的改进、纺丝过程优化等方面简述了电纺丝技术的进展。概述了电纺丝法制备特殊结构的纳米纤维的方法,及其在生物组织工程、药物载释等方面的应用。     

静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究进展

综述了当前国内外静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究现状,总结了静电纺纳米纤维作为层间改性材料的优势,讨论了纳米纤维对复合材料层间韧性、抗冲击性能以及限制裂纹扩展等方面的应用,并提出了下一步的研究工作重点。     

静电纺纳米纤维材料在环境领域中的应用研究进展

近年来,通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料已成为材料科学领域最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点,已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。目前,利用静电纺丝技术不仅能实现多种纳米纤维材料包括聚合物、无机物、聚合物/聚合物复合物、聚合物/无机物复合物以及无机物/无机物复合物等的构筑,而且可以实现纤维多级粗糙结构、堆积密度、纤维直径、比表面积、连通性等结构特性的精细调控。各种各样的静电纺纳米纤维材料经过发展、研究和商业化,已被广泛应用于环境领域的各个方面,为许多环保难题诸如有害物质监控、污水处理、水体浮油处理等的解决提供了新的方向。结合东华大学纤维材料改性国家重点实验室近期在静电纺纳米纤维领域的研究成果,简要介绍了静电纺纤维材料的研究背景、制备技术及其在环境领域中的应用研究进展。     

聚己酸内酯纳米纤维的拉伸试验及表面表征

文中采用静电纺丝法制备了纳米聚己酸内酯纤维,对单根纤维进行了单向拉伸试验,研究了单根纤维在纳米尺度的基本力学性能;并通过原子力显微镜研究了纤维表面结构特征对纤维力学性能的影响。结果表明,在拉伸载荷作用下,随着纤维直径的减小,纤维的杨氏模量没有显著的变化;纤维表面特征对纤维的拉伸强度有重要影响,但对纤维的杨氏模量影响不大。     

PVDF/SiO_2原位复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用原位复合溶胶-凝胶法配制复合纺丝液,通过高压静电纺丝制备出PVDF/SiO_2复合纳米纤维膜。采用FTIR分析了PVDF与SiO_2分子间的相互作用,并通过TEM表征了纳米二氧化硅的具体分散状态。研究了纳米SiO_2的加入对膜的热性能、结晶行为及力学性能的影响。结果表明,原位复合溶胶-凝胶法使纳米SiO_2在PVDF中具有良好的分散性,由FTIR可知在纳米SiO_2与PVDF分子间形成了C-O-Si键,使纳米粒子与PVDF基体形成了一定的结合力,进而提高了纤维的强度,且对纤维的热性能及结晶行为也产生了一定的影响。     

静电纺缓释抗菌纳米纤维的制备及抗菌性能研究

目的 解决天然抗菌剂精油封装到聚合物中的受控释放问题。方法 选用聚乙烯醇和纳米纤维素为主体材料,采用百里香精油为活性物质,通过静电纺丝技术制备纳米纤维。结果 采用质量比为3∶4的纳米纤维素水凝胶(质量分数1%)和聚乙烯醇水溶液(质量分数6%),并加入质量分数为4%~10%的百里香精油制备纺丝液,在纺丝电压为16 kV、纺丝速率为0.8 mL/h、纺丝距离为11 cm、针头直径为0.7 mm的条件下制备了直径为100~150 nm的纳米纤维,并成功将百里香精油包埋在纳米纤维中。结论 所制备的纳米纤维可以达到百里香精油缓慢释放的效果,对大肠杆菌、金黄葡萄球菌、黑曲霉和橘青霉均有抑制作用。     

静电纺丝纳米纤维在食品智能包装中的研究进展

目的 食品智能包装是一种能够感知食品品质变化并反馈给消费者的新型包装技术,通过总结静电纺丝纳米纤维在食品智能包装中的研究进展,为未来智能包装技术的发展提供借鉴。方法 介绍静电纺丝装置的原理及其影响因素,举例介绍适用于静电纺丝技术的各种生物基食品包装材料,总结静电纺丝技术在不同智能包装技术中的最新应用进展,并分析静电纺丝技术的优势。结论 静电纺丝纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、材料选择灵活、非热工艺等优点,将它与智能包装集成应用可提高智能包装膜的稳定性和灵敏性,进一步提高了智能包装膜的性能。     

电纺纳米纤维构建组织工程支架研究新进展

电纺是制备纳米纤维的有效方法.纤维直径通常介于数十纳米至数微米之间,与细胞外基质中胶原等纤维支架的尺寸相近.采用天然高分子或合成高分子电纺纤维构建组织工程支架,可以仿生细胞外基质的结构乃至生物学功能,利于细胞的黏附、分化和增殖,引导组织的再生与修复,成为组织工程支架的研究热点.大量研究报道显示,电纺纳米纤维支架可以提供理想的细胞黏附、增殖和分化微环境.简要介绍了静电纺丝技术以及电纺纳米纤维的特点,重点总结了近几年来电纺纳米纤维在构建皮肤、血管、神经、骨与软骨等组织工程支架的研究进展,并展望了纳米纤维支架的应用前景.