靜電紡絲是一種新技術,它可制備出直徑為納米級的絲,最小直徑可至1納米。納米纖維主要包括兩個概念:一是嚴格意義上的納米纖維,是指纖維直徑小于100 nm的超微細纖維。另一概念是將納米微粒填充到纖維中,對纖維進行改性,也就是我們通常意義上的納米纖維。納米纖維有以下幾種制備方法:靜電紡絲法、海島形雙組分復合紡絲法、分子噴絲板紡絲法、聚合過程中直接制造直徑納米纖維,以及采用直接紡絲或后整理方法將納米粉體材料與纖維復合,制備納米纖維的方法。

靜電紡絲技術與傳統紡絲技術有著明顯的不同,即靜電紡絲技術通過靜電力作為牽引力來制備超細纖維。如圖所示,在靜電紡絲工藝過程中,將聚合物熔體或溶液加上幾千至幾萬伏的高壓靜電,從而在毛細管和接地的接收裝置間產生一個強大的電場力。當電場力施加于液體的表面時,將在表面產生電流。相同電荷相斥導致了電場力與液體的表面張力的方向相反。這樣,當電場力施加于液體的表面時,將產生一個向外的力,對于一個半球形狀的液滴,這個向外的力就與表面張力的方向相反。

如果電場力的大小等于高分子溶液或熔體的表面張力時,帶電的液滴就懸掛在毛細管的末端并處在平衡狀態。隨著電場力的增大,在毛細管末端呈半球狀的液滴在電場力的作用下將被拉伸成圓錐狀,這就是Tay lor 錐。當電場力超過一個臨界值后,排斥的電場力將克服液滴的表面張力形成射流,而在靜電紡絲過程中,液滴通常具有一定的靜電壓并處于一個電場當中,因此,當射流從毛細管末端向接收裝置運動的時候,都會出現加速現象,這也導致了射流在電場中的拉伸,最終在接收裝置上形成無紡布狀的納米纖維。

 

 

靜電紡絲裝置示意圖

 

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