超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法
超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法
1. 引言
超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜是一种在材料领域备受关注的新型材料。它具有超疏水表面，即使在极其潮湿的环境中也能实现液体的自洁和自排特性。与此该复合膜的双侧亲水性使其在吸附液体、分离杂质等方面具有广泛的应用潜力。本文将从制备方法、性能表征、应用前景等多个角度来探讨超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜。
2. 制备方法
2.1 静电纺丝法
静电纺丝法是制备静电纺丝纳米纤维的常用方法。主要通过将高分子溶液置于高压中，利用静电作用使纳米纤维喷丝形成。在制备超疏水及双侧亲水纳米纤维复合膜中，我们可以通过调整溶液的成分和浓度来控制纳米纤维的直径、密度和形貌。在静电纺丝过程中，加入适当的复合材料可以赋予纳米纤维复合膜超疏水性和双侧亲水性。
2.2 表面改性技术
为了增强纳米纤维复合膜的超疏水性和双侧亲水性，可以采用表面改
性技术。一种常见的方法是利用化学改性剂对纳米纤维复合膜进行表
面处理，如在表面引入含氟基团，形成疏水表面。另外，还可以通过
物理处理方法，如等离子体处理、溅射法等，提高复合膜的亲水性。
3. 性能表征
3.1 超疏水性能
超疏水性能一般通过接触角来表征。接触角越大，表明材料的超疏水
性能越好。在评估纳米纤维复合膜的超疏水性能时，可通过测量液滴
在表面的接触角来进行定量分析。
3.2 双侧亲水性
双侧亲水性主要通过液体渗透测试来评估。可以将液体分别施加在纳
米纤维复合膜的正反面，观察其与材料的接触状态。如果液体能够均
匀渗透，说明复合膜具有双侧亲水性。
4. 应用前景
超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜具有广泛的应用潜力。在
自洁材料领域，它可以应用于建筑物表面、玻璃窗、车身等，实现液
体的自洁和自排。在油水分离领域，该复合膜可用于处理含油废水，
有效分离出清澈水质和油类物质。该复合膜还可以应用于过滤、吸附、催化和生物医学等领域。
5. 总结
超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜是一种具有重要应用价值
的新型材料。通过静电纺丝法的制备，表面改性技术的应用以及性能
表征的方法，可以实现该复合膜的制备和性能调控。未来，随着科技
的进步和研究的不断深入，该材料在各个领域的应用前景将更加广阔。
个人观点和理解：
超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法为我们提供了
一种制备多功能材料的途径。我认为这种材料的涂层应用潜力巨大，
可以广泛应用于建筑、环境保护、医疗等领域。该复合膜的特殊性能
也为科学研究提供了更多可能性，可以在吸附、分离等方面发挥重要
作用。未来，我期待着更多的研究和应用探索，进一步发展超疏水及
双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜。
静电纺纤维膜的疏水性能和拉伸性能(精)
静电纺纤维膜的疏水性能和拉伸性能 表面润湿性是固体表面的重要特征之一,也是最为常见的一类界面现象。超疏水表面是指水与固体表面的接触角大于150°的表面,超疏水材料在工农业生产和人们的日常生活中有着非常广阔的应用前景,构建超疏水性界面材料在基础科学和应用领域均具有极其重要的意义。一般制备超疏水表面的方法有两种:一种是改变具有疏水性质的光滑表面的粗糙度,另一种是用低表面能的物质修饰粗糙的表面。近年来,关于超疏水的研究飞速发展,人们通过仿生(如仿荷叶、银泽菊叶等)成功开发出多种在材料表面构筑粗糙结构的方法以实现超疏水,但这些方法大多需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程,且制备的超疏水表面拉伸性能极差,限制其应用范围。因此,开发简单方便、可用于大面积制作超疏水表面的技术,制备具有优良拉伸性能的超疏水表面是一项具有挑战性的研究课题。本文首先简介了超疏水基本理论,在分析超疏水表面制备技术发展现状的基础上,针对目前超疏水表面制备连续性差、生产效率低、制备的产品拉伸性能差等因素导致无法大规模推广应用的问题,通过多喷头注射泵、旋转式滚筒收集器和横向移动装置改进传统静电纺丝机,探索了一种用于超疏水表面制备的改良型的静电纺丝技术,从而实现大面积制备具有优良拉伸性能的超疏水表面。本课题以聚苯乙烯(PS)为主要原料,分别以尼龙6(PA6)和聚丙烯腈(PAN)为增强体,采 用改良型静电纺丝机复合纺制了PS/PA6和PS/PAN两个系列的纤维膜,并进行性能研究。实验过程中首先进行了纯纺PS、PA6、PAN工艺条件探索,找出各自纯纺的工艺参数范围;为了顺利地进行复合纺,将3种聚合物纯纺工艺参数进行优化组合,确定了复合纺工艺:PS、PA6和PAN纺丝溶液浓度分别为30%、20%和12%。电压为20 kV,接收距离为15 cm,注射泵推进速度为2mL/h,滚筒运转速度为100 m/min,横向移动速度为7 m/min,复合纺PS/PA6和PS/PAN的注射泵喷头比例为4/0、3/1、2/2、1/3和0/4。实验温度为25℃,相对湿度为25%。对所 制备的纤维膜进行润湿性能和拉伸性能的测试,测试结果表明:纯纺PS纤维膜表面具有超疏水性(WCA=154°),并且水滴在此表面很容易滚动,但拉伸性能很差,强度低。由于PA6和PAN均属于亲水材料,为了保证复合纺制纤维膜的超疏水性能和较好的拉伸性能,通过不同聚合物溶液喷头比例的组合,找出最佳复合纺喷头比例,实验结果表明,复合纺PS/PA6和PS/PAN的最佳喷头比例分别为2/2和 3/1。为了研究静电纺纤维膜超疏水性能形成机理和拉伸增强机制,本文通过对静电纺纤维膜表面进行扫描电镜、红外分析和X射线衍射测试,实验结果表明微米级静电纺PS纤维表面有大量纳米级的凸起和沟槽,PS纤维所具有的这种独特的“类银泽菊叶”微纳米阶层结构与PS本身的较低表面能的共同作用使得PS 纤维膜表面具有了超疏水性。本文中的静电纺纤维膜具有类非织造布的纤维网结构,纤维膜中纤维呈随机分布且分散均匀,复合纺时增强型聚合物由于溶剂来不及挥发形成的纤维固结点以及多喷头静电纺过程中较细的PA6或PAN纤维与较粗的PS纤维形成的缠结、穿插的共同作用提高了纤维间的连结作用,拉伸时无数个接触摩擦点和纠缠锁结点固结的共同作用,使得复合纺纤维膜的拉伸性能得到极大提高。以复合纺PS/PA6为例,当喷头比例为2/2时制备的纤维膜的WCA为150°,WCAH为10°;该纤维膜与纯纺PS纤维膜相比,其拉伸强度和初始模量分别提高了196.88%和279.87%。采用改良型静电纺丝机可将不同的聚合物溶液复合纺丝制备具有较好拉伸性能的大面积超疏水材料。 同主题文章
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静电纺丝纳米复合纤维膜在废水处理中具有以下几个应用方面：1.固体污染物去除：静电纺丝纳米复合纤维膜具有高比表面积和孔隙结构，可以有效地吸附和去除废水中的悬浮固体颗粒物，如悬浮颗粒、悬浮涂料等。 2.重金属离子去除：静电纺丝纳米复合纤维膜可以通过特定的改性或与其他吸附剂复合，提高对废水中重金属离子的吸附能力，将其从废水中去除。 3.有机物去除：静电纺丝纳米复合纤维膜可以通过改性或与其他催化剂复合，提高对废水中有机物的降解和分解效果，从而实现废水的净化和清洁。 四、静电纺丝纳米复合纤维膜的优势和挑战 静电纺丝纳米复合纤维膜在废水处理中的应用具有以下优势：1.低成本：静电纺丝技术相对传统的纺丝技术更加经济，制备成本低。 2.高效率：纳米复合膜具有较大的比表面积和孔隙结构，能够提高废水处理效果。 3.良好的环境适应性：静电纺丝纳米复合纤维膜可以通过改变聚合物、溶剂和助剂的组合方式，适应不同废水处理环境。 然而，静电纺丝纳米复合纤维膜在应用中还面临一些挑战：1.纺丝参数的控制：纺丝电压、纺丝距离等参数的控制对纳米复合膜的性能影响重大，需要进一步深入研究。 2.稳定性和可重复性：纳米复合膜的稳定性和可重复性对其长期应用有重要影响，需要继续优化和提高。 五、结论 静电纺丝纳米复合纤维膜作为一种新兴的废水处理材料，在废水处理中具有广阔的应用前景。通过合理的制备方法和应用控制，静电纺丝纳米复合纤维膜可以有效去除固体污染物、重金
静电纺丝技术的研究进展和应用
静电纺丝技术的研究进展和应用 一、静电纺丝技术的概述 静电纺丝技术是指利用高压静电场将高分子溶液等液体通过细 流管喷头喷丝，形成纳米尺度的聚合物纤维的一种制备方法。这 种纳米纤维具有很高的比表面积和较好的力学性能，被广泛应用 于纳米材料、生物医学、环境保护等领域。 二、静电纺丝技术的研究进展 1. 静电纺丝过程机理研究 静电纺丝过程是一个液体电流的形成和拉伸的过程。研究表明，高电压静电场导致高分子溶液表面产生电荷，产生电场的作用下，高分子分子链会被拉伸成细丝状，形成纳米纤维。此外，流体力学、表面化学等因素也会影响静电纺丝的过程和纤维形态。 2. 几何结构控制与优化研究 静电纺丝纤维的性能可以通过调整喷头、电场、高分子溶液等 条件来进行优化，得到所需的尺寸和结构。纤维的结构可以通过 多轮喷丝、旋转收集板等方式进行调整。 3. 合成和表征新型高分子材料
静电纺丝技术可以制备高分子纤维材料，可用于制备各种复杂形态、功能材料。例如，通过表面修饰和交联等技术，可以制备具有生物相容性、超疏水性和电导性等多种功能的高分子材料。 三、静电纺丝技术的应用 1. 纳米复合材料 静电纺丝技术可以制备纳米尺度的纤维团束，这些团束可以与其他材料复合，制备出新型的复合材料，并具有新颖的功能和性能。例如，将纳米纤维和金属纳米颗粒复合，可以制备出高导电性和机械性能的材料。 2. 药物控释 静电纺丝技术可以制备出纳米纤维，并将药物控释于纤维中，制备出药物纳米纤维，这种材料可以增加药物的生物利用度，改善药物的纳米传递性能。 3. 空气过滤材料 静电纺丝技术制备的非织造聚合物纤维材料可用于空气过滤器制备，因为其结构稀疏，具有高负载，大量的局部滤材料，网状的空间结构捕捉和过滤气体分子。 四、静电纺丝技术的局限性和展望 1. 工艺数据选择不正确可能会影响到结构和性能。
特殊浸润性纳米纤维膜材料在油水分离中的运用研究
特殊浸润性纳米纤维膜材料在油水分离 中的运用研究 摘要：采油及工业生产过程产生了大量的含油废水，对生态系统和人类健康 产生巨大的威胁，因此油水分离技术已成为重要的研究课题。常用的含油污水处 理技术有吸附法、聚结法、气浮法等，但存在选择性低、能耗高、产生二次污染 等问题。膜分离技术因低成本、高分离效率、易操作、无需二次添加等优点引起 研究者的广泛关注。然而，在处理含油污水时，膜材料面临着膜污堵或变形的问题，导致膜通量、分离效率和寿命降低。因此，开发高效、稳定、绿色的油水分 离膜刻不容缓。 关键词：油水分离；特殊浸润性；纳米纤维膜材料 引言 水是生命的源泉，然而由于频发的油类物质泄漏事故以及工农业生产和交通 运输业含油废水的排放，水体油污染问题日益严重，对全球生态环境及人体健康 造成了重大威胁。因此，对含油污水进行高效分离净化处理对于环境保护和人类 社会的可持续发展具有重要意义。传统分离技术如吸附法、浮选法、生物降解法、化学絮凝法等，虽能在一定程度上处理含油污水，但存在分离精度低、处理周期长、易导致二次污染以及适用范围较窄等不足。膜分离法因具有较高的油水分离 精度、无二次污染、操作简单且易于规模化应用等优势，成为新型高效油水分离 技术研究的热点。由于膜分离技术的核心部件是专用高效的油水分离膜，为此研 究人员在油水分离膜制备工艺、膜表/界面润湿性调控等方面做了大量工作，以 期能进一步提高现有高分离膜的应用性能。 1常规油水分离纳米纤维膜 1.1超亲水疏油纳米纤维膜
超亲水疏油纳米纤维膜是一类具有超亲水表面的材料，可以过滤水而阻止油 通过。通过添加亲水性小分子或沉积、涂覆亲水聚合物的方法可以提高纤维膜的 亲水性。将氢氧化钠添加到聚砜／二甲基甲酰胺溶液中进行静电纺丝，并采用界 面聚合的方法将聚酰胺沉积到纳米纤维膜的表面。在聚砜含量为２０％（质量分数）的纺丝液中添加１．７％（质量分数）氢氧化钠，可以使纳米纤维膜的水接 触角从１３０°降低到１３°，并且在连续３次油水分离操作后仍有５．５ｍ３ ／ｍ２的通量，纤维膜具有良好的亲水性和重复使用性。在此基础上，通过沸水 浸泡并储存在水中的处理方法得到了水接触角只有３°的超亲水纳米纤维膜，通 过这种方法制备的纳米纤维膜的日均通量由８ｍ３／ｍ２提高到１２．２１ｍ３ ／ｍ２，排油率高达９９．９７６％。他们将普通聚砜纤维膜和含有氢氧化钠的 聚酰胺活化纤维膜分别浸泡在豆油中，聚砜纤维膜３天即可溶解，而活化膜则可 以保存５０天，并且质量和形貌没有太大变化，由此可见含有氢氧化钠的聚酰胺 活化纳米纤维膜在豆油中具有高稳定性。此外，通过静电纺丝方法制备聚偏氟乙 烯－六氟丙烯（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）纳米纤维膜，并将溶解在离子液体中的纤维 素溶液倾倒在纤维膜上，经过静置、水洗和烘干之后得到超亲水和水下超疏油的 纳米纤维膜。经过纤维素处理的纤维膜，其弹性模量从１７ＭＰａ提高到５４Ｍ Ｐａ，拉伸强度从５．５ＭＰａ提高到８．６ＭＰａ，膜的油水分离效率高达９９．９８％。 1.2耦合非均相芬顿复合功能膜 非均相芬顿是一项采用固体芬顿催化剂新型高级氧化技术，将芬顿反应转移 至催化剂表面，有效避免了调酸和铁泥的问题。耦合非均相芬顿复合功能膜技术 是将芬顿催化剂复合在膜表面，不仅能提高表面亲水性，还能赋予膜材料催化降 解污染物的能力。基于含PSF二茂铁和羟基的非溶剂相反转法制备得到具有调节 表面亲水性的催化膜，这些膜在催化芬顿反应中表现出较高的活性，使得该膜具 有良好的抗污染能力。通过非溶剂诱导相分离技术将Fe(Ⅱ)钛菁(FePc)纳入 PVDF膜中，提高了膜的孔隙度、平均孔径、表面亲水性，进而提高了膜的渗透性。此外，在非均相芬顿催化剂FePc的作用下，沉积在膜表面和孔道的污染物能被 有效降解，并用荧光探针证明了·OH是降解污染物活性物质。
自清洁涂料的原理及其应用范围
自清洁涂料的原理及其应用范围 自清洁涂料的原理及其应用范围随着环境污染的不断加剧，越来越严重的雾霾、油性烟雾、尾气废气等给建筑外墙带来严重的侵蚀，影响其美观性、功能性及耐久性。耐沾污能力差是传统外墙涂料普遍存在的缺点，在一定程度上制约了其应用。因此，针对目前外墙涂料耐污能力不足的问题，具有自清洁功能的涂料成为研究开发的热点。 清洁被污染的建筑外墙等不仅需要较高的投入，而且表面活性剂的使用会对环境造成严重污染，因此具有自清洁效果的功能涂料应运而生。自清洁涂料能够借助雨水等自然条件冲刷保持户外物件表面干净，不仅能够降低维护费用，减少劳动力的需求，同时可以将对环境的污染降到最低，可广泛应用于高层建筑、幕墙、桥梁及汽车、风力发电等多个领域。 1 疏水性自清洁涂料的基础 自然界中普遍存在通过形成疏水表面来达到自清洁功能的现象，例如以荷叶为代表的多种植物的叶子和花､昆虫的腿和翅膀等均表现出低粘附、自清洁能力，这种现象被称为“荷叶效应”｡“荷叶效应”的仿生学原理是自清洁技术开发的基础。20世纪70年代，德国波恩大学植物家W.Barthlott和Neinhuis等系统地研究了荷叶表面的自清洁效应，通过电子显微镜观察发现荷叶表面生长着无数微米乳突，并且其表面覆盖着纳米蜡质晶体。2002年，中科院化学所江雷等研究发现荷叶表面微米乳突上还存在纳米结构，乳突的平均直径为 5~9μm，每个乳突表面还分布着直径约为124nm的绒毛，研究还发现这些乳突之间也存在纳米结构(图1)。大量研究证实，微米、纳米级的微观粗糙结构及具有低表面能的蜡质晶体的共同作用，使荷叶表面具有高水接触角、低滚动角，从而表现出超疏水自清洁效果。 图1 荷叶表面微观结构模型 疏水性涂料的自清洁行为来源于其高的水接触角和低的滚动角。当水珠滴在疏水表面上，液滴不能自动扩展，保持其球形状态，减少与涂层的接触面积。当该表面具有一个较小的倾斜角时，液滴在涂层表面滚动，污染物粘附在水珠表面被带走，从而起到自清洁的作用。 2 疏水自清洁表面的制备方法
静电纺丝制备纳米纤维的研究进展
静电纺丝制备纳米纤维的研究进展 鲍桂磊;张军平;赵雯;朱娟娟;王改娥 【摘要】Due to tiny diameter, big specific surface area, and the ability to achieve surface functionalization easily, nanofibers are attracting great attention, and electrospinning technology is considered to be the most simplest and effective way to prepare polymer nanofibers, many researchers at home and abroad have studied the electrospinning technology in detail. In this paper, the working principle of electrospinning was introduced briefly, and influential factors on the electrospinning process were analyzed, such as solvent, consistency and viscosity, conductance, applied voltage, flow rate and distence between the gaps. In addition, application of electrospun nanofibers in the fields of filter media material, sensors and biomedical engineering was described, and some problems of this technique were pointed out as well as countermeasures.%纳米纤维具有直径小、比表面积大和易于实现表面功能化等优点，受到了广泛的关注，而静电纺丝技术被认为是制备聚合物纳米纤维最简单有效的方法，因此国内外学者对静电纺丝技术进行了详细的研究。简单介绍了静电纺丝技术的工作原理，详细阐述了影响静电纺丝的主要工艺参数，包括溶剂、溶液的浓度及黏度、电导率、工作电压、纺丝速度和接收距离等，并叙述了静电纺丝纳米纤维在过滤材料、传感器和生物医学等方面的应用，也指出了该技术存在的一些问题及其应对措施。【期刊名称】《当代化工》 【年(卷),期】2014(000)012
层层组装法制备纳米纤维复合膜及其动态吸附金属离子研究
层层组装法制备纳米纤维复合膜及其动态吸附金属离子研 究 摘要：纳米纤维复合膜作为一种新型的功能材料，在环境污染治理中具有广阔的应用前景。本研究采用层层组装法制备了一种纳米纤维复合膜，并对其动态吸附金属离子的性能进行了研究。结果表明，该复合膜具有优异的吸附性能，可高效去除水中的金属离子。 关键词：层层组装法；纳米纤维复合膜；吸附性能；金属离子 引言：随着工业化和城市化的迅速发展，金属离子的排放导致了水环境的严重污染。因此，研究和开发高效去除金属离子的方法具有重要的意义。纳米纤维复合膜由于其特殊的结构和表面性质，被广泛应用于水处理、废水处理等领域。 实验方法：本研究采用层层组装法制备纳米纤维复合膜。首先，通过静电纺丝技术制备了聚酯纳米纤维膜作为基膜。然后，利用原子层沉积技术在基膜表面逐层沉积了一层金属氧化物。最后，通过再次静电纺丝制备了一层聚酯纳米纤维膜，形成了复合膜。 结果与讨论：经过层层组装法制备的纳米纤维复合膜表现出良好的吸附性能。通过扫描电子显微镜观察复合膜的表面形貌发现，纳米纤维膜和金属氧化物层之间形成了多孔结构，增大了吸
附金属离子的表面积。同时，动态吸附实验发现，复合膜对金属离子的吸附速度快，吸附容量大。此外，复合膜对不同金属离子的吸附效果也具有选择性。 结论：本研究成功制备了一种纳米纤维复合膜，并对其吸附金属离子的性能进行了研究。复合膜具有优异的吸附性能，可高效去除水中的金属离子。该研究为纳米纤维复合膜在环境治理中的应用提供了理论基础和实验依据。 展望：未来，可以进一步优化纳米纤维复合膜的结构和性能，提高其吸附效果和循环利用率。此外，还可以开展更多金属离子吸附机理的研究，为纳米纤维复合膜的应用提供更多的理论指导。
表面分析仪器在超疏水表面研究中的应用
表面分析仪器在超疏水表面研究中的应用 尹诗衡;陈东初 【摘要】The study on superhydrophobic surface fabrication is one of the hot areas in material sci-ence .And the surface analytical instrument is indispensable .In this paper ,the properties of superhydro-phobic surface materials and their artificial fabrication were introduced briefly .The fundamental principles of scanning electron microscope (SEM ) ,X-ray photoelectron spectroscopy (XPS ) ,atomic force micro-scope (AFM ) and surface contact angle measurements (CA) and their applications in the study of superhy-drophobic surface materials were explained in detail .%超疏水表面制备与研究是近年来材料科学的重要研究方向，超疏水表面的研究离不开表面分析测试仪器。本文简要介绍了超疏水材料的表面特性、理论模型及其制备方法，重点介绍了扫描电子显微镜、X 射线光电子能谱、原子力显微镜和表面接触角测试等几种常用表面分析方法的基本原理及其在超疏水表面研究中的具体应用。【期刊名称】《分析仪器》 【年(卷),期】2014(000)005 【总页数】6页(P1-6) 【关键词】表面分析方法;超疏水表面;应用 【作者】尹诗衡;陈东初 【作者单位】华南理工大学分析测试中心，广州 510640;佛山科学技术学院理学院，佛山 528000
纳米纤维的应用研究现状与潜在市场(精)
纳米纤维的应用研究现状与潜在市场 1 纳米纤维的技术概况 过去10年中，由于各国政府的支持和企业的投入，纳米技术取得了重大进展。展望未来几年，纳米复合材料、纳米膜材与过滤介质、医用临床诊断器材、化学与生物敏感材料领域将会有更大的发展。 纳米技术的发展加快了纳米纤维技术的研究。2004年，捷克Elmarco公司开始了静电纺纳米纤维实验设备的运转，两年后完成了全球第—条静电纺丝纳米纤维生产线Nanospide TM的工业化运行，并投放市场。与此同时，多种纳米纤维成形技术也实现了商业化运转。日本帝人公司采用海岛型(INS)熔喷法复合纺丝，使用300岛的组件，制得了直径为500nm的聚酯纳米长丝；美国Hills(希尔)公司采用熔喷工艺，配置了100孔／英寸的组件，制得了平均直径只有 250nm的纳米纤维网；EFT使用原纤化工艺纺制的纳米纤维直径范围在100—400nm内。 目前，熔喷、静电纺丝与双组分纺丝工艺制备纳米纤维的生产效率较低，而原纤化工艺具有较高的生产效率。比较而言，每一种方法都有其优点和不足，但就工艺灵活性与技术经济性来看，原纤化工艺更具竞争性。 近年来，随着纳米纤维技术进步和商业化进展的加快，越来越多的厂家投向纳米纤维的应用研究和市场开发。功能化纳米纤维的出现引起了人们的日益关注。
功能化纳米纤维，即添加专门材料而使纳米纤维具有新的功能，从而使纳米纤维得以进入更广更新的应用领域。目前，开发功能化纳米纤维与制品的技术主要有3种。 1.1 纤维成形时添加功能性材料 在纳米纤维纺丝液中加入具有纳米尺度的功能性材料，采用如静电纺丝设备等制得功能化纳米纤维。通常依据产品的最终用途，选择纤维成形工艺或功能性材料类型，这已成为纳米纤维的一个新研究平台。最具代表性的课题之—是在成纤聚合物基体中添加金属氧化物(催化组分)后，所纺制的功能化纳米纤维具有催化活性。 1.2 混合组分功能化纳米纤维 为改进纳米纤维的热性能和机械性能，可在纺丝液中混用不同的聚合物和化学制剂。例如，纳米纤维的导电性能可以通过混入非导电性或导电性聚合物而改变。 为了提高纳米纤维的断裂强度和弹性模量，可以采用选配骨胶原／PEO重量比例的方法，如为1：1的混合纺丝液，可使用静电纺丝工艺，喷射速率为100μl／min，所得纳米纤网的纤维直径在100—150Bm之内。混合组分的纳米纤维的断裂强度为370kPa，弹性模量达12MPa。 1.3 纳米纤维增强复合材料
纤维材料的形态结构
纤维材料的形态结构 1单纤维结构 通过调控静电纺溶液性质、纺丝加工参数、环境参数及纺丝装置，可制备出具有不同形态结构的静电纺纤维，如圆形截面实心柱状、串珠、带状、多孔、中空、核壳、多芯、微突、树枝、褶皱和螺旋等结构。 1.1实心柱状结构纤维 在静电纺丝过程中，纺丝溶液一般是不可压缩的非牛顿流体，带电射流从Taylor锥尖端喷出后在电场作用下做加速运动且在成纤过程中充分拉伸，其直径分布均匀，因此，在接收基材上普遍得到的是截面为圆形的实心柱状纳米纤维，如图2-4所示。 图2-4 圆形截面实心柱状结构静电纺纤维的（a）表面和（b）截面SEM图 1.2串珠结构纤维 串珠纤维的形成主要与溶液本身性质（如浓度、黏度、表面张力、电导率等）有关，一般而言，较低浓度与黏度的纺丝溶液所形成的射流在电场中受力拉伸时，由于分子链间缠结程度较低或没有缠结，无法有效抵抗拉伸力作用而发生断裂，聚合物分子链因具有黏弹性而趋于收缩，最终导致分子链团聚而形成聚合物珠粒［158］，如图2-5所示。当溶液浓度和黏度高于某个临界值后，由于分子链间缠结程度增加，溶液射流受力拉伸过程中有较长的松弛时间，分子链沿射流轴向取向，从而有效抑制了部分分子链的断裂，最终得到连续的静电纺纤维。
图2-5 串珠结构PS静电纺纤维膜的SEM图，插图为高倍SEM图［159］ 1.3带状结构纤维 带状结构纤维的形成主要与静电纺丝过程中溶剂的挥发速率有关，早期研究发现当采用高分子量、高浓度溶液体系进行纺丝时，由于纺丝液黏度较高，导致溶液射流中溶剂的挥发速率减小，这种条件下所得到的纤维呈带状。Koombhongse 等［160］制备出了静电纺PI带状纤维并首次系统性地提出了带状纤维的成型机理：随着电纺过程中溶剂组分的挥发，射流表面形成聚合物薄层，从而得到具有聚合物外层包裹液体芯的管状结构；随着溶剂的进一步挥发，管状结构在大气压力作用下逐渐塌陷，其截面由圆形逐渐变成椭圆形，最终形成带状结构。在某些情况下，带状结构纤维的边缘会形成两个小管，中部是塌陷聚合物的外层，如图2-6所示。 图2-6 （a）PI带状纤维的SEM图；（b）带状纤维的成型机理示意图［160］ 1.4多孔结构纤维
超疏水膜制备中微纳结构的构建研究
超疏水膜制备中微纳结构的构建研究 刘涛; 李娜娜; 尹巍巍 【期刊名称】《《染整技术》》 【年(卷),期】2019(041)009 【总页数】6页(P1-5,10) 【关键词】超疏水膜; 制备; 粗糙度; 微纳结构 【作者】刘涛; 李娜娜; 尹巍巍 【作者单位】天津工业大学纺织学院天津300387; 天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387 【正文语种】中文 【中图分类】TQ028; TB383 缺乏清洁的水资源一直是一个全球性的问题，我们迫切需要充分利用现有的水资源，回收废水和污染水[1]。膜技术已经逐渐成为主流的分离技术，具有能耗低、操作 简便和分离效率高等优点[2]。目前，膜技术的应用几乎涵盖了环境、电子、能源、化学和生物技术等工业领域[3]。 近几十年来，超疏水表面一直是各国科学家的研究热点，因为其具有很强的实际应用价值，例如防污、自洁、防雾、防冰和抗菌等[4-8]。1936年，Wenzel发展了固体表面宏观粗糙度与接触角之间的关系[9]。Cassie和Baxter 在1944 年将这一理论扩展到多孔表面和粗糙表面，该理论被称为复合润湿模型[10]。Wenzel 和
Cassie 模型都表明，固体表面的粗糙度可以增强疏水性，但是由于缺乏超疏水的一般机制，超疏水表面的发展受到阻碍。自1997年起，通过对荷叶表面超疏水性和自清洁性的不断研究，证明了荷叶表面的微纳复合粗糙结构和蜡状物质共同造就了荷叶的超疏水性能和自清洁性能，为构造超疏水表面提供了重要的指导意义[11-12]。受荷叶超疏水表面的启发，在疏水材料表面构建粗糙结构和在粗糙表面修饰低表面能物质是制备超疏水表面的2种主要途径[13]。经典模型的发展以及最近的实验研究表明，即使采用最低表面能的氟硅烷单分子自组装修饰的光滑表面，与水的接触角也不超过120°[14]。微纳米尺度的表面结构和粗糙度在实现超疏水表面中起着关键作用[11]，纳米技术的应用促进了超疏水膜的发展[15-16]。 基于目前超疏水膜的制备状况，本文首先简要介绍了近几年超疏水膜的主要制备方法，其次详细介绍了通过构建微纳粗糙结构制备超疏水膜的方法，最后探讨了这些超疏水膜制备过程中存在的一些不足，希望为未来高性能超疏水膜的制备提供一些有用的研究思路和发展方向。 1 超疏水膜的制备方法 制备超疏水膜常用的方法主要包括溶胶-凝胶法、相分离法、静电纺丝法、自组装法、涂覆法、接枝法、刻蚀法、化学气相沉积法等[17-20]。其中大多数的方法致力于在膜表面构建微纳粗糙结构，从而达到超疏水效果。通过在膜表面构建微纳粗糙结构制备超疏水膜的方法主要有相分离法、静电纺丝法、涂层法、沉积法，也可以结合使用这些方法。 2 构建微纳结构制备超疏水膜 2.1 相分离法 相分离法是一种制备聚合物膜简单高效的方法，常用的主要为热致相分离法（TIPS）和非溶剂诱导相分离法（NIPS），通过调节膜制备过程中的添加剂种类和工艺参数可获得微纳结构的粗糙膜表面，得到超疏水膜[21]。