静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的**重要的学术与技术活动之一。静电纺丝并以其制造装置简单、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。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维,包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。目前利用静电纺丝技术制备纳米纤维技术已逐渐成熟,已有很多产品开始运用静电纺丝技术。研究到目前为止实现了以下静电纺丝材料。·工业热塑性聚合物·可生物降解聚合物·聚合物混合物·与无机化合物混合的复合材料近年来,氧化铝、氧化镐、钛氧化物、镐钛酸铅等陶瓷纳米纤维的纺丝实例频频出现。静电纺丝法通常使用材料溶解于溶剂中的溶液作为纺丝材料。随着纳米技术的发展,静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术,将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。 静电纺丝过程中电压高低对纺丝结果的影响,表明电压的大小主要影响纺丝过程中纤维直径的大小。中国台湾静电纺丝实验设备
氧化铝基陶瓷纤维因其高温稳定性好和抗拉强度高等优点,作为绝热防护材料和增强材料广泛应用于冶金、机械、航天、石油、化工等领域,其开发和应用一直是材料研究领域的热点[1-3]。纤维直径是氧化铝基陶瓷纤维的重要技术指标,减小纤维直径有利于获得绝热性与柔韧性更好的纤维制品,而且直径减小至纳米尺度的氧化铝基陶瓷纤维更是一类发展潜力巨大的功能材料[4-5]。然而,传统的陶瓷纤维生产工艺,如喷吹成丝法、甩丝法、挤压-拉丝法等均不能生产出直径在1μm以下的超细陶瓷纤维[6-7]。近年来,许多学者采用了静电纺丝与溶胶-凝胶法相结合的方法制备出了纳米级氧化铝基陶瓷纤维,其基本流程如下:将铝盐水解形成的铝溶胶与高分子聚合物助剂混合制成纺丝液,纺丝液经静电纺丝得到聚合物/无机溶胶复合纤维,复合纤维经过烧结得到纳米陶瓷纤维[8-10]。TANG等[11]以异丙醇铝为铝源采用静电纺丝法制得直径为60~90nm的α-氧化铝纤维,但纤维表面粗糙且存在大量微孔。ZADEH等[12]通过向纺丝液中添加不同用量聚乙烯醇制得直径为100~300nm的莫来石纤维,但该纤维中有大量珠链结构。TANRIVERDI等[13]以异丙醇铝、正硅酸乙酯和硼酸三乙酯为原料。山西静电纺丝服务至上静电纺丝法制备的纳米纤维应用于物理性污染领域的研究也有报道,包括减声降噪、电磁污染控制方面等。
中国的制造业产值是处于*****的地位,中国的制造业增加值达到了,占世界制造业的比重达到了。这个比例比第2名的美国多出了%左右。而到了2018年,中国制造业产值跟其他国家进一步拉大,2018年我国工业增加值***超过30万亿人民币,大约,同期美国的制造业增加值大概是。随着纳米技术的发展,静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术,将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。在生物医学领域,纳米纤维的直径小于细胞,可以模拟天然的细胞外基质的结构和生物功能;人的大多数组织、***在形式和结构上与纳米纤维类似,这为纳米纤维用于组织和***的修复提供了可能;一些电纺原料具有很好的生物相容性及可降解性,可作为载体进入人体,并容易被吸收;加之静电纺纳米纤维还有大的比表面积、孔隙率等优良特性,因此,其在生物医学领域引起了研究者的持续关注,并已在药物控释、创伤修复、生物组织工程等方面得到了很好的应用。纤维过滤材料的过滤效率会随着纤维直径的降低而提高,因而,降低纤维直径成为提高纤维滤材过滤性能的一种有效方法。静电纺纤维除直径小之外,还具有孔径小、孔隙率高、纤维均一性好等优点。
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在口腔医学领域同样具有广阔的前景,电纺丝纳米纤维膜可作为引导性组织再生术屏障膜。通过材料选择和结构调控,很好地阻挡上皮和纤维组织率先进入缺损区,从而促进骨和牙周膜的再生。电纺丝材料搭载药物起到局部药物缓释的效果。静电纺丝材料具有以下优点:①电纺丝材料可以是多种材料的复合体,从而达到优势互补,甚至可以引入生长因子、药物等。②制备出的纤维直径与天然细胞外基质相近,很大程度仿生天然细胞环境。③电纺丝材料具有较高的孔隙率和较大的比表面积,从而为细胞的黏附、增殖、分化提供了良好的环境。④通过对材料的选择和各项参数的调节,可以控制电纺纤维的直径、结构等各项性能,并通过对材料修饰从而提高电纺丝材料的生物相容性。因而,近年来电纺丝材料成为生物医学领域的研究热点。 静电纺丝纳米纤维的过滤原理一般认为是拦截效应、惯性效 应、扩散效 应、重力效应及静电效应共同作用。中国台湾静电纺丝实验设备
静电纺丝时湿度继续上升会导致纤维表面上孔的数目增加。中国台湾静电纺丝实验设备
纤维的超细化研究是纺织工业原料制备领域的重要课题。超细纤维制品能够极大提升产品的功能性,增加纺织品的附加值,拓展纺织品的应用领域。微纳米纤维是超细纤维的典型,目前采用静电纺丝技术制备纳米纤维已成为研究热点,与传统纺织纤维原料相比,纳米纤维以其比表面积高、直径小和孔隙率高等优点在过滤、生物医用、传感器、储能材料和防护等领域均具有广阔的应用前景。根据美国bccresearch机构发布微纳米纤维技术及全球市场研究报告,预计到2023年纳米纤维技术的总产值将增加到43亿美元。因此,纳米纤维制品的市场价值非常巨大,应用前景十分广阔。然而,纳米纤维产量低一直是静电纺丝技术发展的瓶颈问题。常规传统单针头静电纺丝装置制备的纳米纤维产量小*能满足实验室研究需要,而且单针头存在针头易堵塞不易清理的缺点,这极大的限制了纳米纤维产业化发展和实际应用需求。多微孔喷头静电纺丝技术的出现为纳米纤维的产业化制备提供了新思路。中国台湾静电纺丝实验设备
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