纳米纤维的发展和应用
纳米材料在汽车行业中的应用与发展

纳米材料在汽车行业中的应用与发展随着人们对环保和能源效率的关注不断增加,汽车行业正朝着更清洁、更高效的方向发展。
纳米材料作为一种具有独特特性和潜能的材料,在汽车制造和工程领域中发挥着重要的作用。
本文将介绍纳米材料在汽车行业中的应用与发展,并探讨其对汽车性能、安全性和环保性的影响。
一、纳米材料在汽车设计和制造中的应用1. 强度与轻量化:纳米材料,如碳纳米管、纳米纤维和纳米陶瓷,具有出色的强度和耐用性,可以在汽车制造中替代传统材料。
这不仅可以减轻车辆的整体重量,提高燃油效率和行驶里程,还可以增加车辆的稳定性和安全性。
2. 保护与维护:纳米材料可以应用于汽车表面涂层,形成保护层,有效预防外部环境因素对车辆的损害。
例如,纳米陶瓷涂层可以使车辆抵抗划痕、紫外线辐射和氧化。
此外,纳米润滑剂和纳米涂层还可以降低摩擦,延长发动机和零部件的寿命,减少维修和更换成本。
3. 光学性能的改善:纳米材料的光学特性可以应用于车辆的车窗、反光镜和车灯等部件,改善车辆的可见性和安全性。
纳米材料可以提供更好的防眩光效果、增加透明度和降低光反射,同时还可以抵抗紫外线和热辐射。
4. 智能功能的增加:纳米材料的特殊性能可用于增加车辆的智能功能。
例如,纳米传感器可以应用于车辆的安全系统和电池管理系统,提供实时监测和预警,增加驾驶员和乘客的安全性。
纳米电池和超级电容器还可以为电动车辆提供更高能量密度和快速充放电能力。
二、纳米材料在汽车行业中的发展趋势1. 轻量化与节能化:纳米材料在汽车行业的重要应用之一是实现车辆的轻量化和节能化。
纳米材料的特殊性能使其成为替代重金属和传统合金的理想选择。
未来,随着纳米材料的进一步研究和发展,预计会有更多轻量化纳米材料应用于汽车制造,从而减少燃料消耗和减低碳排放。
2. 新能源汽车的推动:纳米材料为新能源汽车的发展提供了众多可能性。
纳米材料的高电导性、高表面积和优异电化学特性使其成为电动车辆电池领域的理想材料。
桑蚕丝的纳米纤维应用在航空航天

桑蚕丝的纳米纤维应用在航空航天航空航天技术一直都在不断地发展与进步,而其中最关键的因素之一就是材料技术的创新和应用。
在这个领域中,纳米材料被广泛地研究和应用,以提高飞行器的性能、耐久性和安全性。
而桑蚕丝的纳米纤维作为一种新兴的材料,正在逐渐引起航空航天领域的关注。
本文将探讨桑蚕丝纳米纤维在航空航天领域的应用及其潜力。
桑蚕丝作为一种天然纤维,具有轻巧、柔软、抗菌、耐热等特性,且具有较高的强度和延展性。
纳米纤维是指纤维的纳米级细纹,通常具有高强度、高表面积和高孔隙率。
将桑蚕丝制备成纳米纤维能够进一步提高其性能,并为航空航天领域带来更多的应用机会。
首先,桑蚕丝纳米纤维在航空航天领域中的一个重要应用是制作轻型、高强度的航空材料。
由于桑蚕丝纳米纤维具有高强度和轻巧的特性,可以制备出更轻、更坚固的飞行器构件,从而提高整体性能。
例如,在飞机机身中使用桑蚕丝纳米纤维制成的复合材料,在相同强度的情况下,重量可以减少30%以上。
这不仅有助于减少油耗和二氧化碳排放,也提高了航空器的操控性和飞行效率。
其次,桑蚕丝纳米纤维也可以应用在制作防火材料上。
航空航天领域中,火灾是一个重大的安全威胁,因此寻找新型的防火材料是非常重要的。
桑蚕丝纳米纤维具有良好的耐热性和阻燃性,可以有效地减缓火焰蔓延的速度,提供更多的时间来进行紧急疏散。
此外,桑蚕丝纳米纤维还可以用于制作高温密封材料,以确保飞行器在高温环境下的安全运行。
除此之外,桑蚕丝纳米纤维还具备抗菌和防腐蚀的特性,可以用于制作航空器内饰和设备涂层。
航空器内部是一个相对封闭的环境,容易滋生细菌和霉菌等有害微生物。
使用桑蚕丝纳米纤维制作的抗菌材料可以有效地阻止细菌的滋生,保持环境清洁卫生。
此外,桑蚕丝纳米纤维还具有出色的抗腐蚀性能,可以保护设备表面不受腐蚀和氧化的影响,从而延长设备的使用寿命。
综上所述,桑蚕丝纳米纤维作为一种新兴材料,在航空航天领域具有广阔的应用前景。
其轻巧、高强度、耐火、抗菌、防腐蚀等特性使得它成为越来越多飞行器制造商的关注点。
2024年细菌纳米纤维素市场发展现状

细菌纳米纤维素市场发展现状引言细菌纳米纤维素是一种具有广泛应用前景的新兴材料,由于其独特的结构和性质,正在逐渐在各个领域得到应用。
本文将对细菌纳米纤维素市场的发展现状进行分析和总结,探讨其市场前景和潜在的挑战。
细菌纳米纤维素的定义和特点细菌纳米纤维素是一种由细菌合成的纳米级纤维素材料。
与其他纤维素材料相比,细菌纳米纤维素具有以下独特特点:1.高纯度:细菌纳米纤维素具有较高的纯度,不含杂质,能够满足多种高端领域的需求。
2.高强度:细菌纳米纤维素的强度远高于传统纤维素材料,具有优异的机械性能和抗拉强度。
3.可调性:细菌纳米纤维素的结构和性能可以通过调整细菌培养条件进行控制,满足不同应用的需求。
细菌纳米纤维素市场概况目前,细菌纳米纤维素市场正呈现出快速增长的趋势。
主要原因包括:1.应用领域的扩大:细菌纳米纤维素在医疗、纺织、食品和包装等领域的应用需求不断增加,推动了市场的发展。
2.技术进步:近年来,细菌纳米纤维素的合成技术得到了很大的改进,提高了生产效率和纤维素的品质,降低了生产成本。
3.政策支持:政府对于可持续发展和环境友好型材料的政策支持,进一步促进了细菌纳米纤维素市场的发展。
细菌纳米纤维素市场应用前景细菌纳米纤维素在各领域的应用前景广阔,以下为几个主要领域的展示:医疗领域细菌纳米纤维素在医疗领域具有重要应用潜力,可用于制备生物可降解的医用材料,如医用纱布、人工血管等,具有较好的生物相容性和可降解性。
纺织领域由于细菌纳米纤维素具有优异的物理性能和可调性,可用于制作高强度、透气性好的纺织材料。
例如,可用于生产功能性衣物、运动装备等。
食品领域细菌纳米纤维素可用作食品包装材料,具有良好的防潮性和抗菌性,可以延长食品的保鲜期,减少食品浪费。
环境保护领域由于细菌纳米纤维素具有可降解性和可再生性,可用于制备环境友好型材料,如可降解塑料和纸张等,有助于减少对自然环境的污染。
细菌纳米纤维素市场挑战与展望尽管细菌纳米纤维素市场前景广阔,但仍然面临一些挑战:1.生产成本高:目前,细菌纳米纤维素的生产成本较高,限制了其大规模应用。
纳米科技技术在纺织品中的应用方法介绍

纳米科技技术在纺织品中的应用方法介绍随着科技的不断发展,纳米科技技术被广泛应用于各个领域,包括纺织品行业。
纳米科技技术指的是对原料进行纳米级加工,使得纺织品具备更多的高性能特点。
本文将介绍纳米科技技术在纺织品中的应用方法,包括纳米纤维的制备、抗菌材料的应用和智能纺织品的发展。
首先,纳米纤维的制备是纳米科技技术在纺织品中的重要应用方法之一。
纳米纤维是指直径在1到100纳米之间的纤维,具有高比表面积和特殊的物理、化学性质。
通过纳米纤维的制备,可以赋予纺织品更好的透气性、防水性、防尘性以及防静电性能。
常见的纳米纤维制备方法有静电纺丝法、溶胶-凝胶法和模板法等。
静电纺丝法是一种传统的纳米纤维制备方法,通过将高分子溶液喷射到高电压下,使得溶液中的纳米纤维在空气中旋转并堆积形成纤维薄膜。
溶胶-凝胶法是一种将溶胶转变为凝胶的方法,通过控制溶胶的化学成分和凝胶的凝聚方式,制备出纳米级纤维。
模板法则是通过使用模板材料的特定结构来制备纳米纤维,可以得到不同形状和结构的纳米纤维。
其次,纳米科技技术在纺织品中的另一个应用方法是使用抗菌材料。
纺织品在使用过程中容易滋生细菌、霉菌等微生物,导致异味和细菌交叉感染等问题。
通过应用纳米科技技术,纺织品可以被赋予抗菌、抗菌等性能,有效遏制细菌的滋生和传播。
一种常见的抗菌材料是纳米银颗粒。
纳米银颗粒具有较大的比表面积和较强的杀菌能力,可以与纺织品表面接触,抑制微生物的生长。
此外,纳米二氧化钛也被广泛应用于纺织品中,其具有自洁、抑菌的功能,可以使纺织品表面保持清洁并抑制细菌的滋生。
最后,纳米科技技术还为纺织品的智能化发展提供了新的技术支持。
智能纺织品是指通过嵌入传感器、导电纤维等技术,赋予纺织品感知、处理和传输信息的能力。
通过应用纳米科技技术,纺织品可以嵌入纳米级传感器,实现对温度、湿度、压力等环境参数的感知,并将数据传输给相关的设备。
智能纺织品在医疗、体育、安全等领域有广泛的应用,可以用于监测心率、体温、运动姿势等信息,提供及时的数据反馈和预警。
亚微米-纳米纤维的技术进展及应用现状

亚微米-纳米纤维的技术进展及应用现状文 | 芦长椿作者简介:芦长椿,男,1941年生,高级工程师。
作者单位:全国化纤新技术开发推广中心。
The Current Status of Submicro-nanofibers Technology and Application摘要:纳米纤维具有独特性能,可广泛用于环境修复、过滤与分离、能源生产与贮能、电气和光学传感器、组织工程以及药液控释等领域。
静电纺丝法是目前纳米纤维生产最常用的技术之一,但其生产效率较低,大规模生产的制约因素较多。
针对此,文章介绍了几种生产亚微米-纳米纤维的新技术,如离心纺丝工艺、熔法纳米纤维工艺及其杂化工艺等。
关键词:亚微米-纳米纤维;静电纺丝;杂化工艺;离心纺丝中图分类号:TQ340.64 文献标志码:AAbstract: Nanofibers have specific features and are widely used in several applications including environmental remediation, filtration, energy production and storage, electronic and optical sensor, tissue engineering as well as drug delivery. Since electrospinning is limited by its low productivity and unable for mass production due to restriction factors, this paper introduces the new production technology of submicro-nanofibers technology, such as centrofugal spinning, melt-spun nanoweb and hybrid nanofibers.Key words: submicro-nanofibers; electrospinning; hybrid; centrofugal spinning过去10余年,高性能聚合物技术取得了巨大进步,其中,纳米纤维和纳米纤维素材料的开发和应用研究受到广泛重视。
纳米纤维素技术及其在木质材料中的应用

纳米纤维素技术及其在木质材料中的应用
1 纳米纤维素技术
纳米纤维素技术是一项新型技术,它可以治理木质材料中细菌和真菌的差异性和复杂性,从而达到改善材料性能的目的,比如改善材料的强度、密度和抗水性。
纳米纤维素通过提高材料的表面粗糙度,增加表面接触面积和反应性,用以减少木材的老化行为,同时可增加木材的抗风湿和抗紫外线特性。
2 应用于木质材料
在木质材料中,纳米纤维素可以应用于保护木材免受蛀虫侵害,改善木材的强度、密度和抗水性等领域。
纳米纤维素的表面粗糙度提高了木材表面的接触面积,使木材具有极强的耐水性,另外,它还能抑制真菌生长,从而减少木材容易受腐蚀的行为。
3 纳米技术的优势
纳米纤维素技术比传统的漆膜技术节省了成本,而且环保效果也更好。
它不仅对木质材料有保护作用,而且还可以改善木材的耐水和抗风湿性,从而延长木材的使用年限,减少木质材料的浪费。
纳米纤维素的最大优势在于,它不受传统的覆膜材料的限制,可以覆盖更大面积,从而更好地保护木质材料,减少木质材料在复杂环境下的老化行为。
纳米纤维素技术是一项革新性的材料技术,可以在木质材料中实施,以改善木材的强度、耐水性和抗风湿性,从而延长木质材料的使
用寿命。
另外,纳米纤维素技术也提供了一种环保和经济的保护方式,能够有效地保护木质材料免受蛀虫侵害和湿热侵蚀,使用寿命更长。
生命科学中的纳米纤维技术

生命科学中的纳米纤维技术在当今科技高速发展的时代,纳米科技正日益成为科技创新的重要方向。
在生命科学领域,纳米纤维技术也正在被广泛应用,成为研究细胞生长、组织工程和材料生物相互作用的重要工具。
一、纳米纤维技术的基础纳米纤维技术是利用电纺技术将聚合物液体加工成纳米级或微米级纤维的制造技术,这种技术可以制造出纤维直径介于10纳米至1微米之间的超细纤维,凭借其特殊的物理和化学性质,广泛应用于制造纳米传感器、纳米薄膜、组织工程等领域。
二、纳米纤维技术在细胞研究中的应用纳米纤维技术在细胞研究中发挥着重要的作用。
生物领域中广泛研究的细胞外基质(ECM)可以通过电纺技术得到超细的纳米纤维膜(ECM-NFM),这个超细膜可以模拟ECM并提供3D环境,促进细胞增殖、分化和迁移。
此外,利用电纺技术制备出的纳米盖片等也可以被用于研究细胞和分子的相互作用。
三、纳米纤维技术在组织工程中的应用组织工程是借助生物医学材料来修复和重建人体组织,纳米纤维技术也为组织工程提供了新的解决方案。
利用电纺技术可以制备出仿生纳米纤维支架,这种支架材料具有高度的生物相容性和生物可降解性,可以用于体内修复和替代组织。
此外,纳米纤维支架材料还可以用于构建人工毛细血管和人工皮肤等生物组织。
四、纳米纤维技术在材料生物相互作用中的应用生物材料在体内接触组织和细胞时,必须克服由细胞表面分子和细胞外基质(ECM)组成的组织接触力,而纳米纤维技术可以制造出生物材料的类似物并研究其与生物体的相互作用。
例如,滤膜可以制备成超细的纳米纤维滤膜以去除水中的微观颗粒和有机物。
纳米纤维支架材料可以作为药物载体或细胞植入物,用于治疗癌症、心血管疾病等。
五、纳米纤维技术的发展前景纳米纤维技术的发展前景非常广阔。
这种技术已经被广泛应用于细胞生长、组织工程、药物输送和生物材料等众多领域。
而在众多应用领域中,基础研究和医疗领域的应用发展前景尤其明朗,有望为人类生命科学带来更多的创新。
纳米纤维素功能应用

纳米纤维素功能应用
纳米纤维素具有多种功能应用,以下是其主要的几个方面:
1.食品领域:纳米纤维素可以用于食品的增稠、乳化、稳定等方面。
它可以
用于制备低脂肪、低热量的食品,还可以用于制备高纤维的食品,对于改善人们的饮食结构有很好的作用。
同时,由于纳米纤维素的优良流变性和亲水性,在水中可形成稳定的胶体溶液,因此可作为非营养配料、增稠剂、稳定剂等应用于食品领域。
2.医药领域:纳米纤维素可以用于制备药物缓释剂、口服药物、外用药物等。
它可以改善药物的生物利用度和稳定性,减少药物的副作用,提高药物的疗效。
3.化工领域:纳米纤维素可以用于制备高性能的涂料、胶粘剂、塑料等。
它
可以提高材料的强度、硬度、耐磨性等性能,还可以改善材料的加工性能和成型性能。
4.环保领域:纳米纤维素可用于污水处理、重金属离子吸附等环保领域。
5.能源领域:纳米纤维素可应用于生物燃料、锂电池隔膜等能源领域。
6.纺织领域:纳米纤维素可以应用于纺织品中,如提高纺织品的抗皱性、尺
寸稳定性、保暖性等。
7.化妆品领域:纳米纤维素由于其良好的吸附性和保湿性,可以应用于化妆
品中,如制作面膜、精华液等产品。
8.生物医学领域:纳米纤维素在生物医学领域也有广泛的应用,如药物载体、
生物成像剂、组织工程材料等。
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纳米纤维的发展和应用摘要本文简单介绍了纳米纤维的定义、特点和应用,主要讨论了纳米纤维的制备方法,包括传统纺丝方法(如:静电纺丝法、复合纺丝法和分子喷丝板法) 的改进以及新兴的生物合成法和化学合成法。
关键词纳米纤维,技术,进展,生物合成,化学合成,应用前景1 前言随着纳米材料技术的飞速发展,纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点,并在电子、机械、生物医学、化工、纺织等产业领域得到一定的应用。
纳米纤维技术在传统产业中的应用必将提升传统产业。
纳米纤维主要包括2 个概念:一是严格意义上的纳米纤维,即纳米尺度的纤维,一般指纤维直径小于100 nm的纤维。
另一概念是将纳米微粒填充到纤维中,对纤维进行改性,采用性能不同的纳米微粒,可开发抗菌、阻燃、防紫外、远红外、抗静电、电磁屏蔽等各种功能性纤维。
2 纳米纤维制备技术的进展2. 1 静电纺丝法[1~4]静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。
这一技术的核心,是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动并发生形变,然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化,于是得到纤维状物质,这一过程简称电纺。
目前电纺技术已经用于几十种不同的高分子,即包括大品种的采用传统技术生产的合成纤维,如:聚酯、尼龙、聚乙烯醇等柔性高分子的电纺。
此外,包括蚕丝、蜘蛛丝在内的蛋白质和核酸(DNA) 等生物大分子也进行过电纺实验。
尽管所用的材料十分广泛,但是目前电纺纤维总是以在收集板负极上沉积的非织造布的形式而制得的,其中单纤维的直径可以随加工条件而变化,典型的数值为40 nm~2μm ,甚至可以跨越10 nm~10μm 的数量级,即微米、亚微米或纳米材料的范围。
电纺纤维最主要的特点是所得纤维的直径较细,新形成的非织造布是一种有纳米微孔的多孔材料,有多种潜在用途。
但是,目前的电纺技术在推广上存在一定技术问题:第一,此法得到的只能是非织造布,而不能得到纳米纤维彼此可分离的长丝或短纤维;第二,目前静电纺丝机的产量很低,难以大规模应用;第三,由于多数条件下静电纺丝中的拉伸速率较低,纺丝路程很短,结果电纺纳米纤维的强度较低。
目前对电纺进行改进可以提高其产量,其中转子纺丝机则是在原有静电纺丝机上使用多头喷丝来提高电纺产量;另一种改变使电纺流体带电荷的方法是等离子放电法或电荷直接注入法,例如电晕放电或场发射电子枪。
采用这一类新方法,电纺中纺丝液的流量可达50 ml/ s ,比实验纺丝机产量提高了几个数量级。
2. 2 复合纺丝法[1]将复合纺丝法生产的超细纤维推向极至,可以得到纳米纤维。
例如,美国Hills 公司的超微细旦纺丝技术,在每根海岛纤维上有900 个岛,经过充分拉伸使岛相成为纳米直径的微原纤,再将海相用溶剂洗去,剩下的即是纳米或亚微米纤维。
日本东丽公司用此法得到0. 0011 dtex 的纳米纤维(约100 nm) ,这种纤维的织物完全达到麂皮的效果。
2. 3 分子喷丝板法[2]分子喷丝板由含盘状物构成的柱形有机分子结构的膜组成,盘状物在膜上以设计的位置定位。
盘状物是一种液晶高分子,是由近年来聚合物合成化学发展而来的。
聚合物分子在膜内盘状物中排列成细丝,并从膜底部将纤维释放出来。
盘状物特殊的设计和定位使它们能吸引和拉伸某种聚合物分子,并将聚合物分子集束和取向,从而得到所需结构的纤维。
3 生物合成法实际上,自然界中一直存在着纳米纤维,由于受到人们对自然界认识和研究条件的限制,只是在最近二十年中才得以认识并受到重视,特别是天然纤维对人类及环境的友好性,更促进了科学界对天然纳米纤维的研究。
其中,蜘蛛丝和细菌纤维素纤维是较典型的例子。
3. 1 蜘蛛丝[1]较细的蜘蛛丝直径只有100 nm 的数量级,是真正的天然纳米纤维。
蜘蛛丝是自然界产生的最好的结构材料之一,从某种程度上讲,蜘蛛丝的优良综合性能是各种天然纤维与合成纤维所无法比拟的,其比模量优于钢而韧性优于Kevlar 纤维。
蜘蛛丝优异的力学性能源于其链状分子的特殊的取向和结晶结构。
晶粒尺寸为2 nm ×5 nm×7 nm 的微晶体分散在蜘蛛丝无定形蛋白质基质中起到了极好的增强作用。
2002 年1 月,加拿大Nexia 生物技术公司(NXB) 与美国陆军战士生物化学指挥部( SBC2COM) 的科学家合作,成功地模仿了蜘蛛产丝。
他们采用蜘蛛基因,制备了重组的蜘蛛丝蛋白质,并用这种蛋白质与水组成的体系完成了接近于天然蜘蛛丝的蛋白质组成和纺丝的过程,从而生产出世界上首例“人造蜘蛛丝”。
3. 2 细菌纤维素近年来出现了一个正在受到材料科学界关注的新成员,即木醋杆菌(Acetobacter xylinum ,简称Ax) 等菌类产生的细菌纤维素(简称BC) 。
1886年Brown 最先对细菌纤维素的形成过程和形态做了报道。
Ax 菌细胞壁侧有一列50 个~80 个轴向排列的小孔,在适宜条件下每个细胞每秒钟可将2 ×105 个葡萄糖分子以β21 ,42糖苷键相连成聚葡糖,最后形成直径为1. 78 nm 的纤维素微纤丝(cellulose microfibrils) ,并随着分泌量的持续增加平行向前延伸。
几根微纤丝之间由氢键横向相互连接形成直径为3 nm~4 nm 的微纤丝束(bundle) 。
微纤丝束进一步伸长,束间仍由氢键相互连接,多束合并形成一根长度不定的细菌纤维丝带( ribbon) ,其直径和宽度仅为棉纤维直径的百分之一~千分之一[5~7] 。
图1 纳米细菌纤维的SEM 照片Ax 菌在细胞分裂过程中,紧密相连的纤维素丝带随着体壁不断延伸而增长。
纤丝带互相交织形成不规则网状或絮状结构,在液面形成凝胶状菌蹼。
每个菌体犹如一只梭子,在培养液上层自行编织成天然的非织造布。
与植物来源的纤维素相比,细菌纤维素最突出的优点,一是木醋杆菌产生的纤维素极纯;二是细菌纤维素不同于植物纤维素,具有优越的物理性质和机械性能如高结晶度、高聚合度和优良的分子取向,机械强度高。
由于其内部有很多“孔道”,又有良好的透水、透气性能,具有很强的亲水性,能吸收60 倍~700 倍于其干重的水分,即有非凡的持水性,并具有高湿强度。
发酵生产细菌纤维素主要有两种方法:一种为静置培养,另一种为搅拌发酵。
目前,虽然绝大部分高产菌株均适于在静态培养条件下产纤维素,其纤维素聚合度、杨氏模量均大大高于振荡培养产物[8] ,理化性状也好于振荡培养物。
而传统的液盘静态培养法的生长方式和纤维素产生方式,从经济效益方面考虑是不可行的,因此改进发酵工艺以得到理想的纤维素产品已成为细菌纤维素应用研究的热点[9~10] 。
由于细菌纤维素具有良好的亲水、持水性、凝胶特性,可制成特殊的人造皮肤、纱布、绷带和创可贴等伤科敷料产品[5 ,11~13] 。
另外,细菌纤维素是一种很具吸引力的食品基料和保健食品。
将细菌纤维素加入纸浆,还可提高纸张的强度和耐用性而造出高品质的特殊用纸4 化学合成法纳米纤维性能优异,但传统的方法难以制备小于100 nm 的纤维,而依靠生物合成的纤维也仅仅局限于很少量的品种,因此科学家们设法寻求化学合成的技术方法,在合成过程中直接形成纳米尺寸的纤维。
当然,不同类型的纳米纤维其合成方法也有区别,这里仅举例介绍。
4. 1 碳纳米管碳纳米管可看成是管壁由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴卷曲360°而形成的中空管。
根据对碳纳米管热振动的透射电子显微镜( TEM) 研究并结合经典的弯曲理论得出,多臂碳纳米管的平均弹性模量为1. 8TPa 。
碳纳米管的强度实验值为30 GPa~50 GPa 。
尽管碳纳米管的拉伸强度极高,但它们的脆性不像碳纤维那样高。
碳纤维在约1 %变形时就会断裂,而碳纳米管要到约18 %变形时才会断裂。
碳纳米管的层间剪切强度高达500 MPa[14 ] 。
图2 碳纳米管的SEM 照片电弧放电法是最早用于制备碳纳米管的工艺方法[15]。
它是在真空反应器中充以一定压力的惰性气体或氢气,采用较粗大的石墨棒为阴极,细石墨棒为阳极,在电弧放电的过程中阳极石墨棒不断被消耗,同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物。
催化热裂解法是通过激光等将过渡金属微粒和碳氢化合物同时加热到高温而使碳氢化合物发生热解而产生碳纳米管的。
催化热裂解法产量较高,但同电弧放电法相比,制备出的碳纳米管质量较差,存在较多的结晶缺陷,这对碳纳米管的力学性能及物理性能会有不良的影响。
因此应采取一定的后处理,如高温退火处理可消除部分缺陷,使管变直,石墨化程度增大。
除了以上两种碳纳米管主要的制备方法外,还有激光蒸发法、热解聚合物法、水热法、火焰法、离子(电子束) 辐射法等。
4. 2 锰钡矿型MnO2 纳米纤维具有大量隧道及孔隙的锰钡矿型MnO2 纳米纤维为2 ×2 隧道结构,截面为0. 46 nm ×0. 46nm ,为尖晶石型隧道的四倍。
是理想的锂离子电池的阴极材料。
在选择了一定的pH 值、温度、陈化时间后,MnO2 纳米纤维可以通过KMnO4 与MnSO4 在含有硝酸的水溶液中反应获得。
4. 3 SiC纤维SiC纤维突出优点是耐高温性,它是目前的增强材料中工作强度最高的。
连续SiC 纤维的制备方法主要有四种,即化学气相沉积、超微细粉烧结法、碳纤维转化法和先驱体转化法。
其中先驱体转化法是制备SiC 纤维的最主要方法,利用其可溶可熔等特性成型后,经高温热分解处理使之从有机物变为无机材料。
先驱体转化法制备的SiC 纤维具有适于工业化生产、生产效率高、成本低的优点。
5.纳米纤维应用广泛纳米纤维独特的性能使其在膜材料、过滤介质、催化剂、电子产品、生物制品、复合增强材料等领域拥有巨大的市场潜力。
(1)超级过滤介质纳米纤维复合制品具有阻隔高渗透悬浮粒子的性能,可大大提高过滤效率。
可在制药、实验室、医院、食品、化学及化妆品工业中使用,也可用于制作防化服或生物战地服装(2)医疗卫生产品纳米纤维可用于人造血管、药物输送材料等中。
在做细胞工程支架材料时,其作用是提供传导性能结构支撑,并改进支架的多空性;卫生领域,纳米纤维广泛应用于揩布、纸巾等个人护理产品中。
(3)吸音材料纳米纤维具有优良的声学和吸音特性,因此可作为吸音材料,应用于汽车、航空、建筑、音乐厅、剧院、电影院以及体育场馆等设施中。
(4)复合增强材料将纳米纤维应用于增强材料中,可提高产品的抗裂性能,用于飞行器和宇航制品。
(5)高档革制品底布在ITMA 2007上,德国Fleissner(福来司拿)公司展出了双层或三层裂片型PET纺粘非织造布与静电纺纳米纤维网片经水刺处理后的复合产品,该产品可用作高档合成革基布,在运动器材、汽车内饰、装饰织物及制鞋等领域具有较大的市场潜力。
(6)功能性服装面料日本帝人纤维公司采用复合纺丝法制成的PET 纳米纤维织物,质地轻薄,具有优秀的防水透气性能,是制作运动服、夹克衫等的高档面料。