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          什么是靜電紡絲

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          靜電紡絲法

          靜電紡絲法的主要特點是將各種材料(主要是聚合物)紡成納米纖維形狀,另外還具有纖維形狀的控制相對容易的特點。             

          目前為止實現了用以下材料來進行靜電紡絲實驗。(見圖1)

          ?工業熱塑性聚合物             

          ?可生物降解聚合物             

          ?聚合物混合物             

          ?與無機化合物混合的復合材料

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          圖1



          靜電紡絲法通常使用材料溶解于溶劑中的溶液作為紡絲材料。


          近年來,氧化鋁、氧化鋯、鈦氧化物、鋯鈦酸鉛等陶瓷納米纖維的紡絲實例頻頻出現。


          靜電紡絲系統,如圖1所示,由高壓電源、聚合物溶液、注射器、噴頭和接地收集器組成。聚合物溶液將以恒定的速度從注射器中推出至噴頭上。


          在噴頭上施加20kv至40kv的高壓,當電吸引超過聚合物溶液的表面張力時,聚合物溶液噴射器將注向收集器。射流中的溶劑逐漸揮發,當到達收集器時,射流將降低到納米級。

          紡制出的納米纖維會形成如圖2所示的膜。

          纖維的取向性取決于收集器。            

          納米纖維膜的單位體積的總表面積比微米級纖維膜會大很多。

          image019.png

          圖2


          因此,納米纖維通過化學或物理改性獲得了前所未有的特性,并有望在各個領域得到新的應用。

          如圖3所示,即使用同一種聚合物紡絲,也可以通過改變紡絲參數來制備不同形狀的纖維,如表面光滑的纖維、珠狀纖維和多孔纖維等。             

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          靜電紡絲的參數一般分為三組:溶液特性、紡絲環境和紡絲條件。

          Solution Characteristics

          ?溶液濃度             

          ?粘度             

          ?導電性             

          ?彈性            

          ?表面張力

          Spinning Environment

          ?環境溫度             

          ?濕度             

          ?大氣壓


          Spinning Conditions

          ?施加電壓             

          ?溶液噴出量             

          ?噴頭和收集器之間的距離            

          ?收集器的旋轉速度


          如上靜電紡絲法影響納米纖維形狀的參數

          如何組合這些參數是技術訣竅的關鍵所在

          找到所需形狀的納米纖維的最佳紡絲條件,是最困難也是最花費時間的。


          雖然花了很多時間來尋找這些參數和纖維形狀之間的相關性,但近年來其關聯性變得越來越清晰。

          紡絲溶液的聚合物濃度顯然是控制聚合物纖維直徑的最重要因素。另外,收集器的設計對于控制纖維的取向也是重要的。

          用碟式收集器制成的高速取向納米纖維樣品如圖5所示。有幾個重要的參數需要控制,如纖維直徑,表面形狀和方向。

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