静电纺丝制备纳米纤维膜的性能研究
静电纺丝技术制备纳米纤维的基本原理与应用
静电纺丝技术制备纳米纤维的基本原理与应用静电纺丝技术是近年来较为成熟的纳米纤维制备技术之一，具有高效、简便、易操作等特点。
本文将介绍静电纺丝技术的基本原理，探讨其应用领域，并简单举例说明。
一、静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是指将高分子溶液通过高压电场作用，形成纳米级的纤维。
其工作原理基于三个主要因素：高分子的表面张力、电荷密度和电场强度。
在电场的作用下，载有电荷的高分子溶液会形成电荷分布，随后在电场的作用下，溶液中的高分子链状分子朝向电极移动而形成了纳米级的纤维。
这些纳米纤维以径向跟随电场分布，并且由于高分子链间的极性相互作用力、表面张力等因素的固化作用下逐渐形成完整的纳米纤维膜。
二、静电纺丝技术的应用领域(一) 高分子工业静电纺丝技术在高分子工业上有着广泛的应用。
由于其纳米纤维的特殊性质，可以增强高分子材料的机械性能、光学性能、电学性能等特征。
高分子纳米纤维的应用范围涉及到纺织品、防辐射针织品、过滤器、滤清器、气凝胶、船用材料等。
(二) 食品科学静电纺丝技术在食品科学中也有着广泛的应用。
利用静电纺丝技术制备的纳米纤维对于食品中的油脂、营养成分、气味等具有吸附、封存、保护的效果。
同时，纳米纤维膜具有较高的透气性能和大表面积，可以被应用于保鲜、包装、防霉、防菌等方面。
(三) 医药领域静电纺丝技术在医药领域中的应用较为广泛。
制备高分子纳米纤维材料用于医疗设备的制造，例如口罩、医用手套、敷料等。
此外，静电纺丝在药物传输、生物识别、细胞培养、组织修复等方面也有着广泛的应用。
三、例子详解——静电纺丝技术制备抗菌口罩随着新型冠状病毒的传播，口罩成为了人们必备的生存物品。
传统的口罩材料往往有着较为严重的缺陷，无法对抗空气中的病原体产生作用，再加上长时间佩戴，出现细菌和真菌的滋生。
基于静电纺丝技术的口罩材料则可以有效地解决上述问题。
利用静电纺丝技术，制备的口罩材料具有高度的表面积，并且具有极佳的抗菌和透气性能。
静电纺纳米纤维膜
静电纺纳米纤维膜静电纺纳米纤维膜是一种通过静电纺纺丝技术制备的纳米级纤维薄膜材料。
它具有高比表面积、高孔隙率、细小的纤维直径以及良好的机械性能等优点，因此在多个领域具有广泛的应用前景。
静电纺纺丝技术是一种通过电场作用将聚合物溶液或熔融聚合物拉伸成纤维的方法。
该技术的基本原理是利用高电压电场对溶液或熔融聚合物进行电荷分离，形成静电纺丝喷丝器中的电荷层。
当电荷层中的电荷受到电场力作用时，会拉伸并形成纤维，最终在静电纺丝器的集电板上形成纳米纤维膜。
静电纺纳米纤维膜具有以下几个显著的特点。
首先，由于纤维直径通常在几十到几百纳米之间，因此纤维膜具有极高的比表面积。
这使得纳米纤维膜在吸附、过滤和催化等应用中具有明显的优势。
其次，纳米纤维膜由于纤维之间的空隙较大，因此具有较高的孔隙率，这使得纳米纤维膜在透气性和渗透性方面表现出色。
再次，纳米纤维膜的纤维直径非常细小，这使得纤维膜具有良好的柔韧性和柔软性，可以用于制备纳米纤维纺织品和纳米纤维薄膜。
静电纺纳米纤维膜在许多领域具有广泛的应用前景。
首先，在过滤领域，纳米纤维膜具有较高的孔隙率和细小的纤维直径，可以用于制备高效的空气和液体过滤材料。
其次，在生物医学领域，纳米纤维膜可以用作组织工程支架、药物传递载体和生物传感器等。
再次，在能源领域，纳米纤维膜可以用于制备高效的锂离子电池电解质膜和燃料电池催化层。
此外，纳米纤维膜还可以应用于纳米过滤、分离、传感和光学等领域。
尽管静电纺纳米纤维膜具有许多优点和应用前景，但在实际应用中仍然存在一些挑战。
首先，纳米纤维膜的制备过程需要严格控制操作条件，如溶液浓度、电场强度和喷丝器结构等，以获得所需的纤维形态和性能。
其次，纳米纤维膜通常具有较低的机械强度和稳定性，因此需要通过交联、复合和纤维改性等方法来提高其机械性能。
此外，纳米纤维膜的大规模制备和工业化生产也面临一些技术和经济上的挑战。
静电纺纳米纤维膜作为一种新型的纳米材料，具有许多独特的性质和潜在的应用前景。
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近年来，随着纳米技术的快速发展，纳米材料的应用领域也越来越广泛，其中纳米纤维作为一种新型材料备受关注。
静电纺丝技术作为一种制备纳米纤维的有效方法，其应用范围也越来越广泛。
本文将介绍静电纺丝制备纳米纤维的研究进展。
1. 静电纺丝技术概述静电纺丝技术是一种利用静电场将高分子材料制备成纳米纤维的方法。
该技术具有工艺简单、操作方便、成本低、制备纤维直径可调等优点。
静电纺丝技术离不开两个基本元素：溶液和电场。
高分子材料被溶解在溶液中，经过特定的处理后，在电场的作用下开始拉伸，形成纳米直径的纤维。
2. 静电纺丝技术的优缺点静电纺丝技术在制备纳米纤维方面具有以下优点：①纳米纤维可以制备成连续的纤维丝，其长度可达数百米以上，比传统制备方法的纤维连续性更好；②纳米纤维直径可在10纳米至数微米之间调节；③制备成纳米纤维的材料具有极高的比表面积和孔隙度，这些特性使得其在耐热性、膜分离、天然气储存等方面具有广泛的应用前景。
但是，静电纺丝技术也存在一些缺点：①纤维纳米化会导致纤维的拉伸力和断裂十分容易，因此在制备过程中需要控制拉伸度，避免出现纤维过于脆弱导致纤维丝断裂；②由于溶剂挥发以及电场造成的电荷分布不均，容易导致制备的纳米材料出现不均匀性和不稳定性。
3. 静电纺丝技术的进展目前，在静电纺丝技术领域已有许多研究成果。
例如，在制备金属氧化物、生物纳米纤维、纳米复合材料、药物等方面都有广泛的应用。
例如，学者们在制备PCL（聚己内酯）纳米纤维过程中，将X射线光谱法和原子力显微镜（AFM）技术结合，探究了纤维的结构、力学性能和表面形貌等。
研究结果表明，纤维直径的变化可以显著改变材料的力学性能。
在另一项研究中，学者们使用静电纺丝技术制备出药物包被的聚乳酸（PLA）纳米纤维，实现了药物的缓慢释放，有望在医药领域得到应用。
4. 静电纺丝技术未来发展随着人们对纳米材料需求的增加，静电纺丝技术的应用前景也越来越广阔。
静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维膜的研究
静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维膜的研究聚合物纳米纤维膜是一种新型的材料，由于其具有优异的物理和化学性质而受到越来越多的关注。
目前，研究人员开展了大量的工作，以开发制备这种材料的新方法。
静电纺丝技术是一种被广泛应用于聚合物纳米纤维膜制备的方法。
该方法以高压静电场为驱动力，通过将聚合物分子从液态转变为固态，从而制备具有纳米级尺度的聚合物纤维。
本文将介绍静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维膜的原理、优点以及应用。
一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术是指将含有聚合物溶液的“滴”，通过高压静电场的作用，使溶液从液态转变为纳米级尺度的聚合物纤维的过程。
该技术涉及两个相反的过程：传输和荷电。
在传输过程中，溶液从喷嘴中被喷出，形成溶液“滴”，然后通过高压静电场的作用，这些滴获得了荷电，移动到地面或由电极吸附。
在荷电过程中，因为这些荷电粒子被静电力所吸引，所以它们沿着高压电极向下运动。
当这些荷电粒子接近到一定距离，它们之间的静电引力就足以克服表面张力，形成纳米级尺度的聚合物纤维。
二、静电纺丝技术的优点制备聚合物纳米纤维膜的传统方法包括溶液浸渍、熔融拉伸等技术，但这些方法都存在着一些局限性，如工艺复杂、成本高等。
相比之下，静电纺丝技术具有如下优点：1.高效性：该技术可在较短时间内制备大量的纳米级聚合物纤维，并可实现连续性生产。
2.灵活性：静电纺丝技术可以制备出不同形态、大小和形状的聚合物纳米纤维。
3.高质量：该技术制备的聚合物纳米纤维具有高度纯度、尺寸一致性好和结构紧密等特点，使其应用广泛。
三、聚合物纳米纤维膜的应用聚合物纳米纤维膜由于其纳米级尺度的尺寸和优良的物理化学性质，在多个领域中都有着广泛的应用。
下面简要介绍其主要应用领域。
1.过滤和分离领域：聚合物纳米纤维膜由于其纤维间距非常小，同样尺寸的纳米级颗粒、蛋白质等大分子物质可以被过滤掉，这使其在液体过滤和气体过滤领域有广泛的应用。
2.生物医学领域：在不同细胞之间建造三维聚合物纳米纤维膜支架，使得细胞能够依附并形成新的组织，有利于修复受损的组织和器官。
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究随着科学技术的发展，纳米材料已经成为了一个重要的研究领域。
而其中，纳米纤维材料的制备技术也成为了纳米科技研究中的一个重要领域。
静电纺丝技术作为一种先进的纳米纤维材料制备技术，其制备的纳米纤维材料广泛应用在各个领域，如生物医学、环境保护和能源材料等领域。
一、静电纺丝技术的原理与过程静电纺丝技术是利用静电力和表面张力将高分子溶液或熔融物在高电场下的电荷作用下进行拉丝成纤维。
在高电场下，液体表面张力对于电场的效应会产生剥离力，而相互作用较弱的分子会在电场力的作用下被拉伸成纤维形状，产生纳米纤维材料。
静电纺丝技术的整个过程包括物料预处理、电极设计、高电压电场设置、喷丝电极喷液和纤维成形过程。
通常情况下，静电纺丝技术需要一个能够提供高电压的电源和一个线圈，以及能够喷液的电极。
液体从电极中喷出，并在电场的作用下生成纳米纤维材料。
静电纺丝技术的优点在于：可以制备高比表面积、高孔隙率和高表面活性的纳米纤维膜，可以用于材料性能的调整和优化。
二、静电纺丝技术制备纳米纤维材料在生物医学中的应用1. 纳米纤维支架静电纺丝技术制备的纳米纤维支架被广泛应用于人工血管、人造骨的制备等领域。
纳米纤维支架具有良好的生物相容性和力学性能，能够促进细胞分裂和细胞增殖，从而促进组织生长和恢复。
2. 组织构建材料静电纺丝技术能够制备出精细的纳米纤维纺织品，这些纳米纤维纺织品可以被用于构建人工组织、生物芯片等生物医学领域的应用。
三、静电纺丝技术制备纳米纤维材料在环境保护中的应用1. 空气净化材料利用静电纺丝技术制备的纳米纤维材料可以被应用于空气污染治理中。
通过建立一些纤维过滤织物，可以有效地实现对空气中挥发性有机物（VOCs）和颗粒物的过滤和除去，达到净化空气和改善空气质量的目的。
2. 水净化材料静电纺丝技术可以制备出超细的纳米纤维膜，这些膜可以被广泛应用于水净化中。
纳米纤维膜的微孔结构可以有效地过滤水中的大分子杂质和细菌等微生物，从而得到更清洁、更安全的水源。
静电纺丝技术制备纳米纤维的研究进展
静电纺丝技术制备纳米纤维的研究进展近年来，随着纳米科技的快速发展，纳米材料的研究在各个领域得到了广泛应用。
其中制备纳米纤维的技术，成为了研究热点之一。
静电纺丝技术便是一种制备纳米纤维的重要手段，由于其简单易行、成本低廉、操作方便等优点，已经成为应用最为广泛的方法。
本文将从静电纺丝技术的基本原理、研究进展、应用展望三个方面进行论述。
第一部分：静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是一种通过电场作用将溶液中的大分子材料拉伸成纳米级别的纤维的方法。
该技术主要依靠静电相互作用力和表面张力之间的竞争关系，来控制和定向溶液中的高分子纤维进行拉伸。
静电纺丝技术的基本原理可归纳为以下三个步骤：1. 溶液制备：制备静电纺丝纤维的首要步骤是制备高分子材料的溶液。
该溶液需要具有一定的粘度和表面张力，一般可以使用有机溶剂来溶解高分子材料。
2. 高电场加薄膜涂布：在静电纺丝设备上沉积一个高电场，并用喷雾器将高分子溶液轻松喷射在一个导电性或吸附性基底上。
溶液被均匀覆盖在导电性或吸附性基底上的一个细长的液体线。
3. 拉伸和固化：在高电场的作用下，溶液会变成一条液体纤维，并开始在导电性或吸附性基底上放置。
同时，高分子纤维的拉伸也在进行中。
将纤维固化并从基底上分离出来即可。
第二部分：静电纺丝技术的研究进展在纳米科技的发展进程中，静电纺丝技术是一种应用领域十分广泛的制备纳米材料的方法。
自2006年被应用于生物材料制备以来，该技术受到了越来越多的关注和研究。
近年来，静电纺丝技术发展的主要方向是，探索新型高分子材料，提高制备效率，改善纤维纳米结构控制技术。
下面，我们分别从这三个方面进行探讨。
1. 探索新型高分子材料静电纺丝技术的应用范围很广，主要用于制备聚合物、纺织品、纳米印刷等领域的高分子材料。
近几年，研究人员广泛探索各种新型的高聚物材料，如壳聚糖、聚乳酸、DNA、蛋白质等。
这些新型材料的引入，不仅增加了高分子材料领域的研究深度，同时也拓宽了静电纺丝技术在工业上的应用范围。
静电纺丝法制备NiO纳米纤维及其表征
[研究简报]静电纺丝法制备N i O 纳米纤维及其表征邵长路,关宏宇,温尚彬,陈 彬,韩冬雪,龚 剑,杨兴华,刘益春(东北师范大学先进光电子功能材料研究中心,长春130024)关键词 静电纺丝;纳米纤维;N i O ;PVA中图分类号 O 614 文献标识码 A 文章编号 025120790(2004)0621013203收稿日期:2003207217.基金项目:吉林省自然科学基金项目(批准号:20020613)资助.联系人简介:邵长路(1965年出生),男,博士,副教授,从事功能材料化学方面的研究.E 2m ail :changlushao @yahoo .com .cn 纳米级N i O 因具有优良的催化和热敏等性能而被广泛用于催化剂[1]、电池电极[2,3]、光电转化材料[4～6]、电化学电容器[7～8]等诸多方面.迄今,已成功地制备出N i O 的纳米颗粒[9]、纳米线[10]及纳米薄膜[11],但是对于具有准一维结构的N i O 纳米纤维的制备及性能研究尚未见报道.本文采用静电纺丝技术制备出具有准一维结构的N i O 纳米纤维.由于纳米纤维具有极大的比表面积和表面积2体积比,因此N i O 纳米纤维在各个领域特别是催化方面将具有更广泛的应用.1 实验部分1.1 试剂与仪器 聚乙烯醇(PVA ,北京益利精细化学品有限公司),平均分子量60000;N i (A c )2・4H 2O ,A .R .级;去离子水.M E 800型差热2热重分析仪(日本理学公司);M agna 560FT I R 红外光谱仪;R igaku D m ax 2500V PC X 射线衍射仪;H itach i S 2570扫描电子显微镜.1.2 前驱体溶液的配制 将一定量的PVA 颗粒在搅拌下缓缓加入到二次去离子水中,充分溶胀后升温至95℃左右加速溶解,并保温2～2.5h ,直到溶液不再含有微小颗粒时,制得质量分数为10%的PVA 溶液.再称取1.5g 醋酸镍溶解在15mL 去离子水中,然后将其缓慢滴加到40mL 10%PVA 溶液中,制得PVA 醋酸镍前驱体溶液.1.3 PVA 醋酸镍复合纤维的制备 如图1所示,将高压静电加在喷头上,接收鼓接地,在喷头与接F i g.1 Sche m e of electrosp i n n i n g process 收板之间形成一个电场.从喷头喷出来的PVA 2N i (A c )2带电前驱体在电场作用下,在几毫秒内,拉成直径大约200～400nm 的PVA 醋酸镍复合纤维落到旋转的接收鼓上,在此过程中将溶剂挥发除去,得到纵横交错的超细纤维无纺布.1.4 N i O 纳米纤维的制备 将接收鼓上的PVA醋酸镍复合纤维取下后,置于马弗炉中,以10℃m in 速率升温,于700℃温度下焙烧6h ,得到纯N i O 纳米纤维.2 结果与讨论2.1 PVA 醋酸镍复合纤维热分析 图2中T G 结果表明,将PVA 醋酸镍复合纤维加热到700℃时,PVA 和醋酸镍中的有机物部分及其它易挥发物质(H 2O 和CO 2等)已被完全除去,剩余物质应为纯N i O .D TA 曲线中共有4个较大的吸热峰,在320℃之前的2个较大吸热峰(116℃和271℃)是水合醋酸镍失去结晶水以及水合醋酸镍和PVA 支链[12]的分解峰;在460℃和556℃处出现的2个较大的放热峰是PVA 主链[13]分解峰.V o l .25高等学校化学学报 N o .6 2004年6月 CH E M I CAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ERS IT IES 1013～1015 F i g .2 D TA -TG curve for PVA n i ckel aceta teco m posite f i bers2.2 红外光谱 图3是PVA 醋酸镍纤维丝以及在不同温度下煅烧后产物的红外谱图.图3谱线a中2930,1615,1546,1450,1332,1096,841,665和615c m -1出现的吸收峰应归属于PVA 醋酸镍复合纤维中C —H ,C —C ,C —O 及O —H 键的振动峰[14],煅烧至400℃时,由于PVA 和醋酸镍部分分解,这些峰减弱或者消失(图3谱线b ),同时,在442c m -1处出现一个新峰,这是N i O 的N i —O 振动峰[15,16].当煅烧至550℃时,PVA 和醋酸镍的峰进一步减弱或消失,同时Μ(N i —O )的峰进一步增强(图3谱线c ).当煅烧至700℃时,仅存在属于N i O 的2个振动峰(442和470c m -1),其余峰全部消失.上述结果表明,PVA 醋酸镍复合纤维煅烧至700℃时,剩余物完全是纯N i O 无机组分,差热 热重分析和XRD 结果也证实了这一点.F i g .5 Scann i n g electron m i croscopy photographs of var i ous f i ber s am ples(A )PVA nickel acetate composite fibers ;(B )calcined at 400℃;(C )calcined at 550℃;(D )calcined at 700℃.2.3 X 射线粉末衍射分析 图4示出了PVA 醋酸镍复合纤维经过不同温度煅烧后测得的XRD 谱图.在图4谱线a 中,醋酸镍前驱体复合纤维在煅烧前于2Η=20°处出现一个宽峰,这个峰是PVA 醋酸镍复合纤维中PVA 的半晶态峰[17].当煅烧至400℃时(图4谱线b ),PVA 半晶态峰消失,同时在2Η=37.2°(111),2Η=43.2°(200),2Η=62.8°(220)处出现3个峰,峰的位置与纯N i O 立方相衍射峰数据[18]吻合.当煅烧至550和700℃时,3个峰变得越来越尖锐,同时峰的强度逐渐增大,表明N i O 的纯度提高.参照N i O 的红外谱图可以确定,当产物煅烧至700℃时得到了纯N i O 纳米纤维.2.4 扫描电镜分析(SE M ) 图5示出了PVA 醋酸镍复合纤维及其在不同煅烧温度下的扫描电镜照片.从图5(A )可以看到,表面光滑的PVA 醋酸镍复合纤维直径较粗(200～400nm );当煅烧到400和550℃时[图5(B )和(C )],纤维变细并且表面变得粗糙,这是由于PVA 和醋酸镍部分分解,生成 高等学校化学学报V o l.25N o.6邵长路等:静电纺丝法制备N i O纳米纤维 N i O小晶粒造成的.但煅烧到700℃时[图5(D)]得到的纳米纤维表面光滑,直径明显变细(50～100nm).3 结 论本文首次采用聚乙烯醇(PVA)作为络合剂与醋酸镍反应制得前驱体,采用静电纺丝法制得聚乙烯醇(PVA) 醋酸镍复合纤维,经焙烧后得到直径在(50～100nm)的纯N i O无机纳米纤维,这为N i O纳米材料在各个领域中的应用拓宽了道路,同时也为制备无机纳米纤维开创了一种有效的新方法.参 考 文 献[1] Christrosfova S.G.,D anova N.,Georgieva M..A pp lided 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obtained.T he fibers w ere characterized by T G2D TA,FT2I R,WA XD and SE M res pectively.T he results show ed that the crystalline phase and mo rpho l ogy of N i O fibres w ere greatly influenced by the calcinati on te mperature.Keywords E lectro s p inn ing;N anofiber;N i O;PVA(Ed.:M,G)。
静电纺再生丝素蛋白纳米纤维膜的工艺及性能
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静电纺丝制备纳米纤维膜的性能研究
随着科学技术的不断发展，纳米材料的研究越来越受到人们的关注。
其中，纳
米纤维膜作为一种重要的纳米材料，具有很多优良性能，如高比表面积、高孔隙度、优异的吸附性能等，已经广泛应用于化工、材料、生物医学等领域。
其中，静电纺丝是一种制备纳米纤维膜的有效方法，可以制备出直径从几纳米到数百纳米的纤维。
本文将对静电纺丝制备纳米纤维膜的性能研究进行探讨。
静电纺丝原理
静电纺丝是一种通过静电作用将聚合物或者其他可纺丝物质电纺成纳米级纤维
的技术。
静电纺丝过程中的主要设备包括高压电源、喷头、收集器等。
在静电纺丝过程中，首先将聚合物或者其他可纺丝物质溶解在适当的溶剂中，形成粘稠的溶液，然后将溶液注入喷头中。
通过高压电源，将喷头的一侧加高电压，使溶液成为电荷载体，产生电荷。
另一侧的收集器带有相反的电荷，因而在高压电场的作用下，会产生静电力，将带电的溶液喷出喷头，并在收集器上形成薄膜。
薄膜中的纳米纤维具有高比表面积和无序排列等特点，是一种非常有应用前景的材料。
性能研究
静电纺丝制备纳米纤维膜具有良好的应用前景，因此其性能研究也已经成为了
研究热点。
其中，纳米纤维的直径是一项非常重要的性能指标。
研究表明，在不同的电场强度下，纳米纤维的直径有所变化。
当电场强度增加时，由于聚合物分子在电场作用下产生的拉力增大，会使得纳米纤维的直径减小。
另一方面，溶液中聚合物分子的浓度也会影响纳米纤维的直径。
当溶液中的聚合物浓度升高时，纳米纤维的直径也会增加。
通过控制这些因素，可以自由地调节纳米纤维的直径，具有更好的应用前景。
此外，纳米纤维膜还有其他很多的性能指标，如比表面积、孔隙度、力学性能等。
在应用中，比表面积和孔隙度是非常重要的指标。
因为纳米纤维膜具有非常高
的比表面积和孔隙度，所以具有非常优异的吸附能力，可以应用于催化、生物医学、环境等领域。
此外，纳米纤维膜的力学性能也是非常重要的，因为其力学性能可以直接影响其在应用中的稳定性和耐久性。
因此，在制备纳米纤维膜时，需要将其力学性能也考虑在内，以确保其可持续地发挥作用。
总结
综上所述，静电纺丝制备纳米纤维膜的性能研究在应用前景上具有非常重要的
意义。
通过控制纳米纤维的直径、比表面积、孔隙度以及力学性能等指标，可以为其在催化、生物医学、环境等领域中的应用提供更好的保障。
因此，在今后的研究中，需要更加注重静电纺丝制备纳米纤维膜的性能研究，为其产业化应用打下更大的基础。