静电纺丝与纳米纤维纳米纤维设备装置发展阶段是怎么样的？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-10-09 09:57 标签： 静电纺丝与纳米纤维

高压静电纺丝装置可用于制备20-1000nm直径的超细纤维. 纳米纤维具有非常高的比表面积，超细的直径，以及极大的孔隙率. 超过100余种聚合物都可经由该设备制备纳米纤维. 例如：PEO, DNA, PAA, PLA, 以及蛋白质，骨胶原等，还包括一系列有机物如尼龙，聚酯，亚克力，PVA, PS, PAN, 缩氨酸, 纤维素等。

在静电纺丝工艺过程中，将聚合物溶液或熔体加上几千至几万伏的高压静电，从而在毛细管针尖和接地的纤维收集装置间产生一个强大的电场。当电场力施加于液体的表面时，将在表面产生电流。由于相同电荷相斥导致电场力与液体表面张力的方向相反。当电场力施加于液体的表面时，将产生一个向外的力。如果电场力的大小等于聚合物溶液或熔体的表面张力时，带电液滴就悬挂在毛细管的末端并处在平衡状态。随着电场力增大，在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，这就是Taylor 锥。当电场力超过一个临界值后，它将克服液滴的表面张力形成射流。而在静电纺丝过程中，液滴通常具有一定的静电压并处于一个电场当中。因此，当射流从毛细管末端向接收装置运动的时候，都会出现加速现象，这也导致了射流在电场中的拉伸，最终在接收装置上形成纳米纤维。

:当李从举把一大卷一米宽,类似于生料带一样的东西摆在桌子上时，记者还没意识到，这些材料可能是很多产业的未来，而面前这个戴着眼镜嗓音洪亮的北京服装学院最年轻的教授，也是目前国内唯一可以将其高效低成本批量化生产的人。

这是一卷白色的薄膜，触感也与生料带非常相似，像传统布匹店里的布一样卷着。

就是这卷不太起眼的薄膜，让北京服装学院这座有着纺织学科传统的高校，时隔十四年之后，再获香港桑麻纺织科技奖一等奖。该奖是纺织行业内的权威奖项，终评委员会由包括行业内的8位院士一齐评出。

这种薄膜就是传说中的静电纺丝功能性纳米，一种功能强大的新材料。有多强?

李从举笑着告诉记者，有同事隔着它抽烟，发觉香烟没什么味道了——这只是从一个侧面反应了其过滤效果。

如果用作口罩。这是一种优质的过滤材料，可以很好地过滤PM2.5以及各种病毒、杂质的同时，通气更容易，这让人呼吸起来顺畅得多。而与目前大多空气净化器中使用的HEPA(高效过滤膜)相比，相同的过滤效果下，纳米纤维过滤膜的空气通过率更高，膜两侧压力差也更小。更为关键的一点是，成本低。

如果用于电池。把用作动力锂电池隔膜，可以提高电池功率，减小内部消耗，还能提升其内部电化学性能，尤其可以极大地改善磷酸铁锂电池低温性能，甚至在零下40℃也能正常工作。

如果用来制衣。纳米纤维膜可以把细小水滴(毛毛雨)挡在外面，只允许水蒸气分子透过，这正是户外运动服装和特种防护服装需要的材料特性。

如果用作油水分离。目前海洋石油泄露事件都是用吸油棉处理，而如果采用这种材料吸附原油，不但效果更好，也能大幅降低成本。

另外，电纺丝纳米纤维无纺膜具有高孔隙率、低渗透阻力的特点，可以制成高通量、低能耗的便携式超滤膜纺织品(如手绢)，用于户外快速净水，为军队训练、作战、森林救火、旅游、野外作业、探险、矿业等快速提供清洁水源，做好后勤保障。

还有，有些被开发出来的应用，甚至连李从举都没有想到过。在他看来，一定还会有。

这种材料的特殊性能来自于其特殊结构。纤维的直径可达200纳米，甚至更细，这比头发丝细了几百倍，意味着其比表面积(单位质量物料所具有的总面积)非常大，用其制成的材料也因此具备很多特殊功能。

“看起来是一层细腻的薄膜，但如果用显微镜观察，就能看到其内部有很多小孔。”李从举说。

要得到这样的纤维膜需要通过。静电纺丝是一种能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法，它可以将聚酯、聚氨酯、聚乙烯等聚合物，纺制出直径范围从小于3 纳米到超过1微米的超细纤维，并沉积在接收板上得到无纺布。

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