静电纺丝制备具有纤维取向和大孔结构的纤维网
静电纺丝参数
静电纺丝参数介绍静电纺丝是一种重要的纺织工艺，通过利用静电力将高分子材料以纤维的形式制备出来。
在静电纺丝过程中，各种参数的选择对纤维的质量和性能起着至关重要的作用。
本文将深入探讨静电纺丝的参数选择及其对纤维性能的影响，为相关研究和应用提供指导。
纤维的基本结构在开始讨论静电纺丝参数之前，我们先来了解纤维的基本结构。
纤维通常由分子、聚合物链和晶体等组成。
这些组成部分的排列方式、分子取向和分子间的相互作用力都会影响纤维的性能。
静电纺丝参数的选择静电纺丝的参数包括溶液浓度、喷射电压、喷射距离、气流速度等。
下面将对每个参数进行详细讨论。
1. 溶液浓度溶液浓度是指纺丝液中高分子物质的浓度。
溶液浓度的选择直接影响纤维的直径和物理性质。
较高的溶液浓度会导致纤维直径的增加，但也会增加纤维固化的难度。
因此，在选择溶液浓度时需要综合考虑纤维直径和纤维的可制备性。
2. 喷射电压喷射电压是指静电纺丝设备中用于带电纤维喷射的高压电场。
喷射电压的选择会影响纤维的形成和排列。
较低的喷射电压可能导致纤维断裂，而较高的喷射电压则可能导致纤维溅射和纤维直径的变化。
因此，选择合适的喷射电压至关重要。
3. 喷射距离喷射距离是指从喷射器到收集器的距离。
喷射距离的选择会影响纤维的拉伸和定向。
较大的喷射距离有助于纤维的拉伸和定向，但也会增加纤维断裂的风险。
因此，在选择喷射距离时需要平衡纤维的拉伸和断裂的风险。
4. 气流速度气流速度是指纺丝设备中的辅助气流速度。
较高的气流速度可以帮助纤维的排列和定向，但也会增加纤维的摆动和纤维断裂的可能性。
因此，选择合适的气流速度是确保纤维质量的关键。
不同参数对纤维性能的影响不同的静电纺丝参数对纤维的性能有着不同的影响。
下面将分别讨论每个参数对纤维性能的影响。
1. 溶液浓度对纤维性能的影响•溶液浓度的增加会导致纤维直径的增加。
•较高的溶液浓度会增加纤维的机械强度和热稳定性。
•过高的溶液浓度可能导致纤维的孔隙度增加，从而影响纤维的吸湿性能。
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。
静电纺丝法简介.doc
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 硕士生课程论文题目静电纺丝法简介学生姓名张辉华学号133511018指导教师秦毅红学院冶金与环境学院专业冶金工程完成时间2014.5.27静电纺丝法简介摘要：静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝，作为一种新颖的纳米纤维制备方法，具有许多一般纳米纤维制备法没有的优点，在国内外一直引起广泛的关注。
本文主要是介绍了静电纺丝的基本原理以及研究重点，同时简要地介绍了此方法在电池材料一起其他材料上的应用。
前言静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。
静电纺丝技术在1934年首先由Formhals[1]提出, 随后的相当长一段时间又有多项专利出现。
近年来，随着纳米材料研究的兴起，人们发现由电纺制得的纤维的直径可以达到纳米级，使得这种技术重新受到重视并出现了大量的文献[2]。
目前, 主要是从事材料、化工和高分子领域的科学家在研究静电纺丝。
1 静电纺丝实验装置与基本原理1.1 电纺过程所需设备高压电源，溶液储存装置，喷射装置( 如内径 1 mm 的毛细管) 和收集装置( 如金属平板、铝箔等) 。
图1为传统的单纺装置。
图1 经典的静电纺丝装置示意图高压静电场(一般在几千到几万伏) 在毛细喷丝头和接地极间瞬时产生一个电位差，使毛细管内聚合物溶液或者熔融体(一般为非牛顿流体) 克服自身的表面张力和粘弹性力，在喷丝头末断呈现半球状的液滴。
随着电场强度增加，液滴被拉成圆锥状即Taylor锥。
当电场强度超过一临界值后，将克服液滴的表面张力形成射流(一般流速数m/s)，在电场中进一步加速，直径减小，拉伸成一直线至一定距离后弯曲，进而循环或者循螺旋形路径行走，伴随溶剂挥发或熔融体冷却固化，终落在收集板上形成纤维，直径一般在几十纳米到几微米之间。
除去传统的单纺丝还有其他的一些纺丝方式，如同轴静电纺丝，共轴复合纺丝就是将两种不同聚合物溶液预先不经混合, 而是各自在电场力的驱动下共轴喷射经过同一个毛细管或注射器针头出口，得到连续的复合纤维的方法，该纤维具有核-壳结构。
静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景
静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景一、本文概述本文旨在深入探讨静电纺丝纳米纤维的工艺原理、现状及应用前景。
我们将详细阐述静电纺丝技术的基本原理，包括其工作原理、操作步骤以及关键影响因素。
接着，我们将概述当前静电纺丝纳米纤维的研究现状，包括纳米纤维的制备技术、性能调控以及应用领域等方面的最新进展。
我们将展望静电纺丝纳米纤维的未来应用前景，分析其在各个领域中的潜在应用价值以及可能面临的挑战。
通过本文的综述，我们希望能够为相关领域的研究人员提供关于静电纺丝纳米纤维的全面了解，并为未来的研究提供有益的参考和启示。
我们也期望能够引起更多研究者对静电纺丝纳米纤维技术的关注，共同推动其在各个领域的广泛应用和发展。
二、静电纺丝纳米纤维的工艺原理静电纺丝是一种利用静电场力将高分子溶液或熔体拉伸成纳米级纤维的技术。
其工艺原理主要涉及到电场力、表面张力和高分子链的缠结作用。
在静电纺丝过程中，高分子溶液或熔体被置于一个强静电场中。
当电场强度足够大时，液体表面电荷密度增加，形成泰勒锥。
随着电荷的不断积累，电场力克服表面张力，使得泰勒锥的尖端形成射流。
射流在电场力的作用下被迅速拉伸，同时溶剂挥发或熔体冷却固化，最终形成纳米级纤维。
在这个过程中，高分子链的缠结作用也起到了关键作用。
高分子链之间的缠结使得纤维在拉伸过程中保持一定的结构稳定性，防止纤维断裂。
缠结作用还有助于纤维在接收装置上的沉积和收集。
静电纺丝技术具有操作简便、纤维直径可控、可制备多种材料等优点，因此在纳米材料制备、生物医用、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
通过深入研究静电纺丝纳米纤维的工艺原理，可以进一步优化纺丝过程，提高纤维的性能和产量，为相关领域的科技进步做出贡献。
三、静电纺丝纳米纤维的现状静电纺丝技术自其诞生以来，在纳米纤维制备领域已经取得了显著的进展，并逐渐发展成为一种高效、可控的纳米纤维生产方法。
目前，静电纺丝纳米纤维的研究与应用已经涉及到了众多领域，如环境保护、生物医疗、能源科技、纺织工程等。
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述
静电纺丝技术的影响因素及应用研究综述静电纺丝技术是一种利用静电场将高分子溶液或熔融体拉丝成纤维的方法。
它具有成本低、生产效率高、可以制备纤维细、密、异性结构调控等优势。
近年来，静电纺丝技术在纺织、医药、环境保护等领域得到了广泛应用。
本文将对静电纺丝技术的影响因素及应用研究进行综述。
影响静电纺丝技术的因素主要有以下几个方面：一、高分子材料的选择静电纺丝技术适用于多种高分子材料，例如聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯等。
在选择高分子材料时，需要考虑其分子结构、分子量、熔点、溶解性等因素，以确保其适合静电纺丝工艺条件。
二、静电场的强度和分布静电纺丝过程中，静电场的强度和分布对纤维的拉伸和收集起到关键作用。
适当调整静电场的强度和分布可以改善纤维的拉伸性能和形状的均匀性，从而得到质量较好的纤维产物。
三、喷丝喷嘴结构喷丝喷嘴是静电纺丝工艺中至关重要的设备之一，其结构对纤维的形状、尺寸和性能有着重要影响。
合理设计和优化喷丝喷嘴结构，可以提高纤维的拉伸性能和收集效率。
四、工艺参数的优化静电纺丝工艺参数包括喷丝喷嘴的温度、静电场的电压、喷丝溶液的流速等。
合理优化这些工艺参数，可以有效控制纤维的直径、密度和形状，提高纤维的品质和产量。
静电纺丝技术的影响因素主要包括高分子材料的选择、静电场的强度和分布、喷丝喷嘴结构以及工艺参数的优化等方面。
针对这些影响因素，科研人员通过不断的实验研究和工艺探索，已经取得了许多有价值的研究成果。
下面，我们将结合相关研究成果，对静电纺丝技术在纺织、医药和环境保护领域的应用进行综述。
一、静电纺丝技术在纺织领域的应用静电纺丝技术可以制备直径较细的纤维，因此在纺织领域有着广泛的应用前景。
利用静电纺丝技术可以生产出具有纳米级直径的纤维，这种纤维具有良好的透气性、吸湿性和柔软度，被广泛应用于功能性纺织品的制备。
静电纺丝技术还可以制备具有微孔结构的纤维薄膜，这种薄膜可以用于过滤材料、隔离材料等领域。
通过调控静电纺丝工艺条件，可以控制纤维薄膜的孔径和孔隙率，从而获得具有特定过滤性能的纤维膜材料。
静电纺丝法制备的多孔碳纳米纤维
静电纺丝法制备的多孔碳纳米纤维李静;乔辉;魏取福【摘要】用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合纳米纤维,经预氧化、高温炭化,制备用作锂离子电池负极材料的碳纳米纤维(CNF).透射电子显微镜(TEM)和比表面积分析发现:制备的CNF具有多孔结构,比表面积达到572.9 m2/g,平均孔径为33.6 nm.以50 mA/g的电流在0.01～ 3.00V循环,制备的多孔CNF的首次放电比容量为333.3 mAt/g,第20次循环的可逆比容量为231.8 mAh/g,充放电效率近90％.%Polyacrylonitrile (PAN)/poly(methyl methacrylate) (PMMA) composite nanofibers were prepared by electrospinning technique,then porous carbon nanofibers (CNF) as anode material for Li-ion battery were obtained by pre-oxidation and high temperature carbonation. The analyses of transmission electron microscopy (TEM) and specific surface area showed that the as-prepared CNF had porous structure,the specific surface area was 572.9 m2/g,the mean pore size was 33.6 nm. When cycled in 0.01 - 3.00 V with the current of 50 mA/g,the initial specific discharge capacity of the as-prepared porous CNF was 333.3 mAh/g, the reversible specific capacity was 231.8 mAh/g at the 20th cycle, the charge-discharge efficiency was near 90% .【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2011(041)003【总页数】3页(P132-134)【关键词】静电纺丝法;碳纳米纤维(CNF);多孔结构;负极材料;充放电性能【作者】李静;乔辉;魏取福【作者单位】江南大学纺织服装学院,生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学纺织服装学院,生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学纺织服装学院,生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TM912.9锂离子电池所用的碳负极材料,主要为石墨类材料和低温热解碳。
静电纺丝碳纤维微观结构
静电纺丝碳纤维微观结构
静电纺丝是一种制备纳米纤维的方法，通过将高电压施加到聚合物溶液或熔体上，使其在电场作用下形成纤维。
碳纤维是由含碳原子的纤维组成，具有轻质、高强度和耐高温等特点。
静电纺丝碳纤维的微观结构主要包括以下几个方面：
1. 分子结构，静电纺丝碳纤维的分子结构主要取决于原料聚合物的种类，如聚丙烯、聚丙烯腈等。
在静电纺丝过程中，聚合物溶液或熔体被拉伸成纤维，分子链在拉伸过程中会发生定向排列，这种定向排列对纤维的性能有重要影响。
2. 结晶结构，静电纺丝碳纤维的结晶结构对其性能具有重要影响。
在纤维形成过程中，分子链会发生结晶，形成晶体区域和非晶区域。
晶体区域的形态和尺寸会影响纤维的力学性能和导电性能。
3. 表面形貌，静电纺丝碳纤维的表面形貌通常是光滑且细长的纳米级纤维，表面的形貌对纤维的表面性质和增强效果具有重要影响。
4. 孔隙结构，静电纺丝碳纤维通常具有多孔结构，这种多孔结
构有利于纤维的吸附性能和应用于过滤材料等领域。
总的来说，静电纺丝碳纤维的微观结构对其性能具有重要影响，包括分子结构、结晶结构、表面形貌和孔隙结构等方面。
这些微观
结构的特点决定了静电纺丝碳纤维在材料科学和工程应用中的性能
表现和潜在应用领域。
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貌，随着 纺 丝 时 间 的 增 加， 纤 维 网 越 来 越 厚 （ 见 表 １），在圆孔处的结构越来越和周围趋向于一致。 纺丝 １ ｈ 时，纤维网较薄，圆孔处和周围结构差异 较大；而当纺丝 ４ ｈ 时，纤维网的这种差异基本消 失，即随着厚度的增加纤维的密度趋于一致，同时 纤维的取向程度明显增加（ 类似于平滑无孔滚筒 接收）。 这说明采用冲孔滚筒作为接收装置，只有 在纤维网较薄时接收装置的冲孔才会对纤维排列 起作用，才会出现不同的纤维密度排列，这是静电 场和接收滚筒转动两者造成的。 在静电纺丝过程 中，带电纤维的运动轨迹主要是由空间静电场的电 场力所决定的，带电纤维和接收装置之间电荷的相 互作用使纳米纤维选择性地聚集并形成与接收装 置表面相同的图形结构；同时，接收装置表面的高 速定向运动又使纤维受到定向的拉伸作用。 当纤 维网较薄时，接收装置上的电荷起主要作用，使纤 维趋向于接收装置图形的排列；但随着纤维网厚度 的增加，电荷由接收装置表面转移到纤维表面，使
２０１５ 年第 ４ 期 产业用纺织品 研究报告
静电纺丝制备具有纤维取向和 大孔结构的纤维网倡
刘桂阳 周 媛 （ 江苏工程职业技术学院纺染工程学院，南通，２２６００７ ）
摘 要：静电纺丝是制备纳米纤维简便而有效的方法，然而由传统平板收集的纤维网中纤维不能形成有序的 排列，并且孔隙较小，影响其应用。 采用带有冲孔的金属滚筒作为接收装置收集静电纺聚己内酯纤 维。 试验表明：纤维收集 １ ｈ 时，纤维网能在接收装置冲孔处形成圆孔形状，随着收集纤维的增多，圆 孔形状逐渐模糊，４ ｈ 时基本消失。 电镜图片显示，在纺丝 １ ｈ 时，纤维网中纤维有两种密度的排列， 圆孔处密度小（ 即形成大孔） ，周围密度大；并且，纤维的取向排列也不同，在圆孔处纤维的取向度高， 而在周围取向度低。
筒接收装置不仅改变了静电纺纤维的排列密度，而
且还使得纤维的取向程度发生改变，其中在冲孔处
纤维的排列取向度较高［ 图 ４（ ａ）］，而在周边的纤
维取向度却很低［图 ４（ｂ）］。
纤维到达接收装置时的速度可根据质量守恒
定律粗略算出：
ｖ ≈ ３５４ ×ＱρｄＷ２
（１）
式中：ｖ———纤维到达接收装置表面的速度，ｍ ／ｓ；
图 ２ 不同厚度的纤维网形貌与纤维直径分布
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研究报告 产业用纺织品 总第 ３１１ 期
表 １ 不同纺丝时间纤维网的厚度
纺丝时间 ／ｈ
纤维网厚度 ／ｍｍ
１
０．０７ ±０．０２
２
０．１３ ±０．０５
４
０．２４ ±０．０７
得纤维表面的电荷分布越来越趋于均匀，此时纤维 的排列受到接收装置表面定向移动的作用而趋于 取向排列。 ２．３ 孔隙大小及分布
图 ３ 纤维网的排列与孔隙分布
处的孔隙远大于周围区域。 ２．４ 纤维取向度
高速旋转的滚筒可以接收取向排列的纤维，一 般情况下，当纤维成丝速度与滚筒表面的线速度一 致时，收集到的纤维取向度较高。 本试验根据纺丝 时送液速度和纤维直径初算出纤维的成丝速度约 为 １０ ｍ ／ｓ［ 式（１）］。 然而，由图 ２ （ ａ） 可知，收集 １ ｈ时的纤维并没有形成完全取向的排列，并且在 接收装置冲孔处与周围的纤维排列差异较大。 滚
以不同的密度排列，其中冲孔处纤维密度低，金属 处纤维密度高。 本试验将接收装置的这两种作用 结合，以冲孔滚筒作为接收装置［ 图 １ （ ａ）］，制备 了静电纺纤维网［ 图 １（ ｂ）］。 从图片中可以看出， 制备的纤维网在接收装置的冲孔处形成了明显的 圆孔，由图 １（ｃ）可见，圆孔处的纤维排列情况与周 围明显不同，在圆孔处纤维排列得较为松散，而在 周围纤维排列得较为紧密。 另外，由于滚筒的转动 使得纤维发生了一定程度的取向排列，但是在圆孔 处的纤维与其周围的纤维取向程度并不相同。 这 说明以冲孔滚筒作为接收装置制备的纤维网会产 生非常独特的孔隙及纤维排列的结构。 ２．２ 纺丝厚度对纤维网形貌的影响
关键词：静电纺丝，纳米纤维，纤维网，大孔结构，取向 中图分类号：ＴＳ１０２．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４ －７０９３（２０１５）０４ －００２１ －０６
静电纺丝技术是一种能够连续制备纳米纤维 的技术［１－２］ 。 在生物医用方面，因其制备的纤维膜 孔隙率高、比表面积大，将静电纺膜作为组织工程 支架有非常独特的优势［３］ 。 组织工程支架的首要 目标是在一个三维空间实现细胞外基质的功能，引 导周围组织和细胞的迁移及生长，或为种植于支架 多孔结构中细胞的生长提供适宜的环境，保证细胞 的黏附、增殖、分化及迁移。 而天然的细胞外基质 主要由几十到几百纳米的蛋白纤维交织在一起形 成的三维网络结构［４－５］ ，因此，用静电纺丝制备的纳 米纤维网可有效地对细胞外基质进行仿生。
［２］ ＲＥＮＥＫＥＲ Ｄ Ｈ， ＹＡＲＩＮ Ａ Ｌ．Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ ｊｅｔｓ ａｎｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ［ Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００８，４９（１０）：２３８７－ ２４２５．
将 ＰＣＬ 切片加入到 ＨＦＩＰ 中，用磁力搅拌器搅 拌使其混合均匀，配成浓度为 ７ ｇ ／ｍＬ 的纺丝溶液。 然后装入 １０ ｍＬ 的注射器中，针头内径为 ０．７ ｍｍ， 送液速度为 １ ｍＬ ／ｈ，针头上加 １２ ｋＶ 的高压电源。 针头可左右缓慢移动（ 速度为 １ ｃｍ ／ｍｉｎ），距离为 ５ ｃｍ，接收距离为 １０ ｃｍ，接收装置为自制的带有 冲孔的滚筒［直径 １０ ｃｍ，孔径 ２ ｍｍ，孔距 ２ ｍｍ， 如图 １（ａ）所示］。 纺丝时间分别为 １、２ 和 ４ ｈ，纺 丝时温度为 ２２ ℃，相对湿度为 ５６％。 １．３ 测试与表征
然而，利用简单的平板收集到的纤维网是纤维 散落到接收装置上随机形成的，这种杂乱无章的无 纺结构限制了其在生物医用领域的应用。 例如，血 管组织的纤维结构呈现一定的取向性，并且各部位 排列结构有所不同，如果人工血管的纤维排列能够 模拟对应部位人体血管的纤维，它与人体就有可能 更好地结合。 因此有序地收集静电纺丝成为必要［６］ 。
２．５ 拉伸性能 由图 ５ 可见，纤维网横向和纵向的断裂强度和
伸长差别很大，纤维网纵向的拉伸强度和伸长都显 著大于横向的拉伸强度和伸长。 纤维网的拉伸性 能存在明显的各向异性，这是由于纤维的取向排列 造成的。 因此，可以通过调整纤维的取向来增强纤 维网某一方向的力学性能。
（ ａ） 应力应变曲线
３ 结语
（１） 采用带有冲孔 的滚 筒作 为静电 纺丝 的接 收装置，可 制 备 具 有 纤 维 取 向 和 大 孔 结 构 的 纤 维 网。
（２） 随着厚度的增加，纤维网的大孔结构会消 失，因此，通过本方法只能制备一定厚度的具有大 孔结构的纤维网。 在一定厚度下，纤维网中纤维的 取向排列和大孔结构可以同时存在，本文的收集时 间是 １ ｈ。
１ 试验部分
１．１ 试剂与仪器 聚己内酯（ＰＣＬ，分子量 ８０ ０００，济南岱罡生物
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研究报告 产业用纺织品 总第 ３１１ 期
材料有限公司），六氟异丙醇（ ＨＦＩＰ，９９．５％，阿拉 丁试剂有限公司） 。
Ｎｉｋｏｎ７０００ 型数码相机，日本尼康公司；Ｓ－４８００ 型扫描电镜，日本日立公司；Ｅ－１０４５ 型喷金装置， 日本日立公司；Ｉｎｓｔｒｏｎ５５６５ 型万能材料试验机，美 国英斯特朗公司；ＹＧ１４ｌＤ 型数字式织物厚度仪，温 州大荣纺织仪器有限公司。 １．２ 试验过程
２ 结果与讨论
２．１ 纤维网的形貌与结构 如果静电纺丝用表面平滑的滚筒作为接收装
置，在一定速度下会得到取向排列的纤维网；如果 用带有冲孔的金属平板作为接收装置，则纤维就会
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图 １ 静电纺丝接收装置与纺丝 １ ｈ 时的纤维网形貌
２０１５ 年第 ４ 期 产业用纺织品 研究报告
（ ｂ） 断裂强度与断裂伸长
图 ５ 纤维网的拉伸性能
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研究报告 产业用纺织品 总第 ３１１ 期
（３） 本文制备的纤维网在力学上存在明显的 各向异性，可以根据需要在某一方向上充分利用材 料的力学性质。
参考文献
［１］ ＤＯＳＨＩ Ｊ， ＲＥＮＥＫＥＲ Ｄ Ｈ．Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ ｆｉｂｅｒｓ［ Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃ－ ｔｒｏｓｔａｔｉｃｓ，１９９５，３５（ ２） ：１５１－１６０ ．
另外，静电纺丝由于超细的纤维直径，使得纤
倡江苏工程职业技术学院科研基金项目（ ＦＹＫＹ ／２０１３ ／９） 收稿日期：２０１４ －０９ －０９ 作者简介：刘桂阳，男，１９８０ 年生，讲师。 研究方向为纺织新材 料及生物医用材料。
维在接收装置上经随机排列后形成的纤维网孔隙 过小，作为组织工程支架时，孔隙小于细胞的尺寸， 阻碍了细胞的长入和三维组织的形成，从而影响了 静电纺丝在这一领域的应用［７－８］ 。 为了解决静电纺 纤维网孔隙小的问题，近年来有各种各样的方法被 用来控制静电纺纤维网的孔尺寸。 目前常用的方 法有沥滤法、光刻蚀法、微纳米纤维复合法以及改 变接收装置法等。 其中，沥滤法因为选择性地去除 纤维成分只能有限地增加孔隙率和孔径，光刻蚀法 因为采用激光消融会损伤纤维，微纳米纤维复合法 则会因为 粗 纤 维 的 加 入 而 减 小 纤 维 的 比 表 面 积。 相比之下，改变接收装置法是使接收的纤维排列发 生变化的一种有效方法，它不会损伤纤维和破坏纤 维网结构［９］ 。 因此，本文通过设计接收装置，制备 具有纤维取向和大孔结构的纤维网，并对纤维网的 形貌结构及力学性能进行表征。 具有纤维取向和 大孔结构的静电纺纤维网能有效地仿生细胞外基 质，作为组织工程支架在生物医用领域具有很大的 应用潜力。