靜電紡絲的制備與發(fā)展課件

靜電紡絲的制備與發(fā)展匯報人：李沖指導(dǎo)教師：呂鳳柱副教授靜電紡絲的制備與發(fā)展匯報人：李沖指導(dǎo)教師：呂鳳柱副教授匯報提綱

靜電紡絲的現(xiàn)狀2靜電紡絲的應(yīng)用3靜電紡絲的發(fā)展方向411靜電紡絲的原理匯報提綱靜電紡絲的現(xiàn)狀2靜電紡絲的應(yīng)用3411靜電紡絲的原理

靜電紡絲的原理

靜電紡絲簡介

靜電紡絲就是高分子流體靜電霧化的特殊形式，此時霧化分裂出的物質(zhì)不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以運行相當(dāng)長的距離，最終固化成纖維。靜電紡絲簡介靜電紡絲就是高分子流體靜電霧化的特殊靜電紡絲的原理

靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進(jìn)行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變?yōu)閳A錐形（即“泰勒錐”），并從圓錐尖端延展得到纖維細(xì)絲。這種方式可以生產(chǎn)出納米級直徑的聚合物細(xì)絲。靜電紡絲的原理靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合圖1-1靜電紡絲原理圖圖1-1靜電紡絲原理圖靜電紡絲的現(xiàn)狀

靜電紡絲的現(xiàn)狀

通過靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料是近十幾年來世界材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最重要的學(xué)術(shù)與技術(shù)活動之一。靜電紡絲并以其制造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質(zhì)種類繁多、工藝可控等優(yōu)點，已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)制備了種類豐富的納米纖維，包括有機、有機/無機復(fù)合和無機納米纖維。然而，利用靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維還面臨一些需要解決的問題。首先，在制備有機納米纖維方面，用于靜電紡絲的天然高分子品種還十分有限，對所得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的研究不夠完善，最終產(chǎn)品的應(yīng)用大都只處于實驗階段，尤其是這些產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)還存在較大的問題。其次，靜電紡有機/無機復(fù)合納米纖維的性能不僅與納米粒子的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與納米粒子的聚集方式和協(xié)同性能、聚合物基體的結(jié)構(gòu)性能、粒子與基體的界面結(jié)構(gòu)性能及加工復(fù)合工藝等有關(guān)。通過靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料是近十幾年來世界材料科學(xué)技術(shù)如何制備出適合需要的、高性能、多功能的復(fù)合納米纖維是研究的關(guān)鍵。此外，靜電紡無機納米纖維的研究基本處于起始階段，無機納米纖維在高溫過濾、高效催化、生物組織工程、光電器件、航天器材等多個領(lǐng)域具有潛在的用途，但是，靜電紡無機納米纖維較大的脆性限制了其應(yīng)用性能和范圍，因此，開發(fā)具有柔韌性、連續(xù)性的無機纖維是一個重要的課題。如何制備出適合需要的、高性能、多功能的復(fù)合納米纖維是研究的關(guān)靜電紡絲的應(yīng)用靜電紡絲的應(yīng)用隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲作為一種簡便有效的可生產(chǎn)納米纖維的新型加工技術(shù)，將在生物醫(yī)用材料、過濾及防護(hù)、催化、能源、光電、食品工程、化妝品等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲作為一種簡便有效的可生產(chǎn)納米纖維

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米纖維的直徑小于細(xì)胞，可以模擬天然的細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物功能；人的大多數(shù)組織、器官在形式和結(jié)構(gòu)上與納米纖維類似，這為納米纖維用于組織和器官的修復(fù)提供了可能；一些電紡原料具有很好的生物相容性及可降解性，可作為載體進(jìn)入人體，并容易被吸收；加之靜電紡納米纖維還有大的比表面積、孔隙率等優(yōu)良特性，因此，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了研究者的持續(xù)關(guān)注，并已在藥物控釋、創(chuàng)傷修復(fù)、生物組織工程等方面得到了很好的應(yīng)用。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，納米纖維的直徑小于細(xì)胞，可以模擬天

纖維過濾材料的過濾效率會隨著纖維直徑的降低而提高，因而，降低纖維直徑成為提高纖維濾材過濾性能的一種有效方法。靜電紡纖維除直徑小之外，還具有孔徑小、孔隙率高、纖維均一性好等優(yōu)點，使其在氣體過濾、液體過濾及個體防護(hù)等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。纖維過濾材料的過濾效率會隨著纖維直徑的降低而提高，靜電紡纖維能夠有效調(diào)控纖維的精細(xì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合低表面能的物質(zhì)，可獲得具有超疏水性能的材料，并有望應(yīng)用于船舶的外殼、輸油管道的內(nèi)壁、高層玻璃、汽車玻璃等。但是靜電紡纖維材料若要實現(xiàn)在上述自清潔領(lǐng)域的應(yīng)用，必須提高其強力、耐磨性以及纖維膜材料與基體材料的結(jié)合牢度等。靜電紡纖維能夠有效調(diào)控纖維的精細(xì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合低表面能的物質(zhì)，可具有納米結(jié)構(gòu)的催化劑顆粒容易團聚，從而影響其分散性和利用率，因此靜電紡纖維材料可作為模板而起到均勻分散作用，同時也可發(fā)揮聚合物載體的柔韌性和易操作性，還可以利用催化材料和聚合物微納米尺寸的表面復(fù)合產(chǎn)生較強的協(xié)同效應(yīng)，提高催化效能。靜電紡納米纖維具有較高的比表面積和孔隙率，可增大傳感材料與被檢測物的作用區(qū)域，有望大幅度提高傳感器性能。此外，靜電紡納米纖維還可用于能源、光電、食品工程等領(lǐng)域。

具有納米結(jié)構(gòu)的催化劑顆粒容易團聚，從而影響其分散性和利用率，靜電紡絲的發(fā)展方向靜電紡絲的發(fā)展方向

靜電紡絲技術(shù)在構(gòu)筑一維納米結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域已發(fā)揮了非常重要的作用，應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)成功的制備出了結(jié)構(gòu)多樣的納米纖維材料。通過不同的制備方法，如改變噴頭結(jié)構(gòu)、控制實驗條件等，可以獲得實心、空心、核-殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維或是蜘蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的二維纖維膜；通過設(shè)計不同的收集裝置，可以獲得單根纖維、纖維束、高度取向纖維或無規(guī)取向纖維膜等。但是靜電紡絲技術(shù)在纖維結(jié)構(gòu)調(diào)控方面還面臨一些挑戰(zhàn)：首先，要想實現(xiàn)靜電紡纖維的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，就必須獲得類似于短纖或者連續(xù)的納米纖維束，取向纖維的制備為解決該問題提供了一條有效的途徑，但是距離目標(biāo)還有不少差距，今后的工作就要設(shè)法通過改良噴頭、接收裝置以及添加輔助電極等使纖維盡可能伸直并取向排列，獲得綜合性能優(yōu)異的取向纖維陣列。靜電紡絲技術(shù)在構(gòu)筑一維納米結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域已發(fā)揮了非常重其次，作為靜電紡納米纖維全新的研究領(lǐng)域—納米蛛網(wǎng)的研究還在初期階段，納米蛛網(wǎng)的形成過程的理論分析和模型建立尚需深入研究。此外，要想提高靜電紡纖維膜在超精細(xì)過濾領(lǐng)域的應(yīng)用性能，就必須降低纖維的直徑，如何將纖維平均直徑降低到20nm以下是靜電紡絲技術(shù)面臨的一個挑戰(zhàn)；要想提高纖維在傳感器、催化等領(lǐng)域的應(yīng)用性能，通過制備具有多孔或中空結(jié)構(gòu)的納米纖維來提高纖維的比表面積是一種有效方法，但仍需進(jìn)一步的研究。其次，作為靜電紡納米纖維全新的研究領(lǐng)域—納米蛛網(wǎng)的研究還在初謝謝大家！謝謝大家！人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我