（物理电子学专业论文）基于静电纺丝技术制备纳米光学材料.pdf

摘要 摘要 近今年来，静电纺丝技术在制备纳米纤维领域得到了广泛的应用，被认为是最简单有 效的方法之一，具有设备简单、操作容易以及高效等特点，已经用这种方法成功地制备了许 多不同的纳米纤维。所得纤维比传统纺丝法制备的纤维细得多，直径一般在数十纳米到数微 米之间。 将有机小分子8 - 羟基喹啉铝( a i q 3 ) 掺杂到高分子聚甲基丙烯酸甲酯( p m m a ) 溶液中 进行静电纺丝，制备了具有光学特性的纳米纤维。利用电子扫描显微镜表征纳米纤维形貌， 通过紫外- 可见吸收谱，光致发光谱分析了a l q 3 ：p m m a 不同比例下，a l q 3 荧光性能、以及 和p m m a 分子之间的相互作用，表明p m m a 是a l q 3 良好的载体。 采用溶胶凝胶法制备了聚乙烯基吡咯烷酮( p v p ) 包裹的z n o 纳米颗粒，利用静电纺 丝技术将z n o 纳米颗粒的溶胶凝胶体电纺，成功制备出了掺有z n o 纳米颗粒的纳米纤维。 通过透射电子显微镜，x 射线衍射分析了z n o 纳米颗粒的形貌、尺寸、成份，利用电子扫 描显微镜表征纳米纤维形貌。通过紫外可见吸收谱，光致发光谱分析了z n o 纳米颗粒荧光 特性，讨论分析了z n o 纳米颗粒的生长和可见光发光机理。测试表明p v p 和z n o 纳米颗粒 之间存在着相互作用，p v p 钝化了z n o 纳米颗粒的表面缺陷，提高了稳定性，影响了其光 致发光。 关键字：静电纺丝8 羟基喹啉铝聚甲基丙烯酸甲酯氧化锌聚乙烯基吡咯烷酮光致发光 a b s t r a c t a b s t r a c t r e c e n t l y ，e l e c t r o s p i n n i n gh a sb e e nw i d e l yp r e p a r a t i o no fn a n o f i b e r s ，w h i c hi sc o n s i d e r e da s t h eo n eo fm o s ts i m p l ea n de f f e c t i v em e t h o d s w i t hs i m p l ee q u i p m e n t ，e a s yo p e r a t i o na n dh i l g h e f f i c i e n c yc h a r a c t e r i s t i c s ，t h i sm e t h o dh a s b e e nu s e ds u c c e s s f u l l y p r e p a r e dl o t so fd i f f e r e n t n a n o f i b e r s e l e c t r o s p i n n i n gf i b e rw i t hd i a m e t e r sn o r m a l l yf r o mm o r et h a n10n mt o i - t m si sm u c h f i n e rt h a nt r a d i t i o n a ls p u nf i b e r i n t h i sp a p e r ，t h et r i s ( 8 - h y d r o x y q u i n o l i n e ) a l u m i n i u md o p e dp o l y m e t h y l m e t h a c r y l a t e ( p m m a a i q 3 ) c o m p o s i t en a n o f i b e r sw i t ht h eo p t i c a lp r o p e r t i e sw e r ef a b r i c a t e db ye l e c t r o s p i n n i n g t h em o r p h o l o g yo ff i b r e s i sc h a r a c t e r i z e d b ys c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y t h e p h o t o l u m i n e s c e n c eo fas e r i e so ft h en a n o f i b e r sw i t hv a r i o u sw t o fa l q 3t op m m aw e r e i n v e s t i g a t e d u v - v i s i b l ea b s o r p t i o na n dt h ep ls p e c t r aa n a l y s i sw e r ee m p l o y e dt oa n a l y z et h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ep o l y m e ra n dt h el u m i n e s c e n tm o l e c u l e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tp m m ai s ag o o dc a r r i e ro f a l q 3 p v p - c a p p e dz n on a n o p a r t i c l e sw a ss y n t h e s i z e db yas o l g e lr o u t e p v p z n oc o l l o i dw a s u s e da se l e c t r o s p i n n i n gs o l u t i o na n ds p u nt of i b e r sb ye l e c t r o s p i n n i n g t t h em o r p h o l o g y , s i z ea n d c o m p o s i t i o no fz n on a n o p a r t i c l ew e r ei n v e s t i g a t e db yt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y , x - r a y d i f f r a c t i o n t h em o r p h o l o g yo ff i b r e si sc h a r a c t e r i z e db y s c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p y u v - v i s i b l ea b s o r p t i o na n dt h ep ls p e c t r aa n a l y s i sw e r ee m p l o y e dt oa n a l y z ep h o t o l u m i n e s c e n c e ( p l ) p e r f o r m a n c eo fz n on a n o p a r t i c l e s t h ec o r r e s p o n d i n gu n d e r s t a n d i n g so fg r o w t ha n dp l m e c h a n i s mo fz n on a n o p a r t i c l e sw e r ed i s c u s s e d t h er e s u l t ss h o wi n t e r a c t i o nb e t w e e nt h e p o l y m e ra n dt h ez n on a n o p a r t i c l e p v pp a s s i v a t e dt h ez n on a n o p a r t i c l es u r f a c ed e f e c t s a n d i m p r o v e di t ss t a b i l i t y , a n di m p a c t e di t sp h o t o l u m i n e s c e n c e k e y w o r d s ：e l e c t r o s p i n n i n gp m m aa l q 3p v p z n op h o t o l u m i n e s c e n c e 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 垂羹锄 日期： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：鑫三黏 导师签名： 日期：砂歹吼岁 第一章序论 1 1 纳米材料 第一章序论 纳米材料可以定义为至少有一个维度的尺寸在纳米范围内，而其性质受这种维度限制的 影响，与相应的大分子或孤立原子和分子相比，纳米材料有独特的化学和物理性质，而且热 力学、动力学、力学性质、光学性质、电性质、磁性等也明显不同【。其最大的特点是比表 面积大，导致表面能和活性的增大，从而产生了表面或界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效 应、宏观量子隧道效应。进入2 1 世纪纳米科技作为科学的前沿和主导学科，是物理、化学、 生物、材料、电子等多学科交汇点，是世界各国高科技的制高点。纳米材料作为纳米材料科 学和纳米技术的基础，早已引起了人们的极大的兴趣并成为了的研究热点。 1 1 1 纳米纤维及其制备方法 纳米纤维是指在材料的三维尺度上有两维处于纳米尺度的线( 管) 状材料，通常是直径 或管径为纳米尺度而长度较长。主要包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带、纳米丝【2 l o 广 义上也包括将纳米微粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维，后者主要是通过在纤维制各 过程中引入纳米物质和纳米结构，以增强和改善纤维的物理性能、化学性能。采用不同的纳 米微粒，可开发出各种功能性纤维【3 】o 制备纳米纤维的方法较多【4 1 ，主要有抽丝法、模板合成法、分相法、自组装法、分子喷 丝板纺丝法和静电纺丝法等。 ( 1 ) 拉伸法 拉伸法与工业熔融纺丝法相类似，可以制备较长的单根纳米纤维。 ( 2 ) 模板合成法 模板合成法是以纳米孔膜作为模板制备实心或中空的纳米纤维，是制备纳米纤维的主要 方法之一，利用某些多孔材料为模板( 多孔阳极氧化铝膜、聚碳酸酯膜、多孔硅等) ，通过 电化学交流沉积、化学气相沉积等方法在模板中沉积金属、半导体、碳等物质，得到有序的 纳米结构材料。 ( 3 ) 相分离法 相分离过程包括溶解、凝胶化、用不同的溶剂萃取、冷凝和干燥，最终得到纳米多孔泡 沫。需要费相当长的时间使固体聚合物转化为纳米多孔泡沫。 ( 4 ) 自组装法 自组装法是把单独的、预存在的单体组装成需要的图案或所需的功能，耗时较长。 东南人学硕t ：自t f 究生论文 ( 5 ) 静电纺丝法 静电纺丝法是利用高压使高分子溶液表面带有电荷，在电场的诱导下，使带电高分子溶 液或熔体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，得到纳米纤维。早在 1 9 3 4 年由f o r m h a l s 等人提出，近十年来得到迅速发展。r e n e k e r 等人对其工艺及应用做了 深入研究，在实验室值得多种聚合物纳米纤维，并有部分实现工业化5 j 。 1 2 静电纺丝 1 2 1 静电纺丝的历史与发展 静电纺丝的基本思想在7 0 多年前已经提出，f o r m l h a l s 与1 9 3 4 1 9 4 4 年间申请了一系列 的专利，发明了用静电力制备聚合物纤维的实验装置0 2 - n 】。他首先以丙酮作为溶剂，将醋酸 纤维素电纺，用一个运动的接收装置进行收集。2 0 世纪6 0 年代，t a y l o r p s j 9 1 对电纺喷射形 成过程进行了基础性研究，发现聚合物液滴在电场作用下从毛细管口喷射形成锥形。1 9 6 6 年，s i m o i l s 【2 0 1 发明了一种装置，用电纺制备出很轻的超薄无纺织物。他发现，由低粘度的 溶液纺成的纤维较细且短，而由高粘度的溶液纺成的纤维较为连续。 后来，研究重点转向对纳米纤维形态的表征以及控制参数与纤维形态之间关系的研究。 1 9 7 1 年b a u m g a r t e n t 2 1 】采用电纺制得直径为o 0 5 1 1 u m 的丙烯酸纤维。还研究了纤维直径、 射流长度、溶液粘度、粘度纤维速度以及环境气体组成之间的关系。1 9 8 7 年，h a y a t i 2 2 1 等研 究了电场以及其他试验参数等对电纺纤维的影响，发现流体导电率对液体表面电荷分布有很 大影响，高压下导电率高的流体鞭动更加厉害，且纤维直径分布更宽。 此后的十多年，电纺研究工作处于低谷，直到发现纳米纤维在一些领域( 如高效过滤、 防护服、催化剂载体和吸附材料等) 具有潜在的应用前景，使得电纺研究工作又活跃起来。 d o s h i 和r e n e k e r 【2 3 1 通过改变通过改变浓度和电压，研究了聚氧乙烯( p e o ) 电纺纤维的性 质。j a e g e r 2 4 1 等研究了p e o t j ( 体系的电纺过程中纤维细化过程，发现离喷1 2l c m 是，纤维 直径减至1 9 u r n ，在距离喷口2 c m 时，纤维直径减小至1l u m ，在距离喷口3 5 c m 时，纤维 直径减至9 u m 。d e i t z l l 2 5 , 2 6 1 等研究表明增加电压降改变喷射液体的表面形态，他们还试图通 过增加一个辅助电场来控制纤维的沉积。w a r n e r l 2 7 1 等人和m o s e s l 2 8 2 9 等对电纺过程中流体不 稳定性进行了模型描述和实验验证。s h i n l 3 0 1 等设计了一个新的装置来控制带电流体力学的实 验参数。c h u n 3 1 1 用透射电镜，扫描电镜和原子力显微镜表征了聚对苯二甲酸乙二醇电纺纳 米纤维。f a n g 3 2 1 等人通过分流喷射的电纺技术制备了直径在5 0 8 0 n t o 的d n a 纳米纤维。 k i m 3 3 , 3 4 懈聚苯并咪唑电纺成纳米纤维，还研究了这种纳米纤维在环氧树脂和橡胶基质中的 2 第一章序论 增强效应。f o n g 3 5 j 描述了珠状纳米纤维的电纺过程。他还进行了聚乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌 段共聚物电纺纳米纤维中相分离的形态学研究，这种三嵌段共聚物最细的纤维直径约为 3 n m 。 现阶段的研究主要在发现新的可纺材料，用这些材料进行静电纺丝制备纳米纤维，研究 这些纤维的各项特性和应用前景；对静电纺丝技术进行改进，以制备各种有序或复杂结构的 纳米纤维 3 6 , 3 7 1 。 1 2 2 静电纺丝的应用 由于静电纺丝技术得到的纤维有很小的直径，这些纤维形成的无纺布是一种有纳米微孔 的多孑l 材料，因此有很大的比表面积，这样的特性使得这些纤维在很多方面有很大的应用前 景【3 8 1 。 ( 1 ) 生物医用 静电纺丝制备的纳米纤维在生物医用材料方面的应用主要包括组织工程、药物释放、仿 生材料、人工器官等。静电纺丝制备的纳米纤维支架与细胞外基质在形态结构上具有相似性， 其高的表面积和孔隙率，有利于细胞粘附和进入。可用于组织工程的支架聚合物材料包括胶 原蛋白、聚乳酸( p l a ) 、聚己内醋( p c l ) 、聚乙交酷( p l g a ) 等1 3 9 4 们，它们均具有生物相容性 和可降解的特点。m a t h e w s 等【4 1 悃胶原蛋白制得胶原质纤维，与天然聚合物结构及生物性能 极其相似，在组织工程中有很好的应用特性。v a c a n t i 4 2 1 等研究表明，使用电纺丝技术制备 的p c l 纤维支架属通孔结构、且孑l 隙率高、为矿化组织的形成提供了有利的环境，是治疗 骨损伤的理想材料之一。静电纺丝使加入到纺丝液中的常规药物、蛋白质分子能均匀分散到 聚合物纤维中，从而有效地避免了活性成分的变性失效。而且通过改变纺丝条件，可影响材 料的结构，达到控制药物释放量和速率的目的。k e n a w y 等4 3 1 研究了四环素在静电纺丝制备 的乙烯一醋酸乙烯酷共聚物( p e v a ) 、p l a 及二者混合物纳米纤维无纺布的释放效果，结果 发现静电纺丝能够很好地控制高分子生物制品形貌、孔隙率及进行组分的调节，p e v a 和混 合物溶液纺制的电纺丝制品具有相对平稳的释放速率。同一个纺丝过程中不断变化纺丝液的 组成，易于实现多层梯度材料的制备，满足对组织微观结构的仿生要求。 ( 2 ) 传感器感知膜 纳米纤维膜具有高的比表面积，因此用纳米纤维膜做传感器感知膜，可以提高灵敏度。 k w o u n 等h 4 悃p l g a 制成膜包覆在厚度剪切模式( t s m ) 压电材料上，对气体和液体进行探 测发现具有高的灵敏度。w a n g 等【4 5 】用甲基丙烯酞氛与1 ，2 一丁醇芘合成的单体再与甲基 丙烯酸甲醋共聚，以偶氮二异丁睛为引发荆合成一种荧光聚合物，静电纺丝后制成消光化学 3 东南人学硕士研究生论文 传感膜，发现与其它膜相比，对2 ，4 一二硝基甲苯具有更高的感知能力，随其浓度的增加 荧光强度下降。 ( 3 ) 过滤阻隔材料 静电纺丝制备的纳米纤维具有极大的比表面积和表面积体积比，同时在纤维表面的多孔 结构，使其具有很强的吸附力以及良好的过滤性、阻隔性、粘合性和保温性。利用静电纺丝 纳米纤维的这些特性可用它制作吸附材料和过滤材料，应用于亚微米微粒的过滤等方面，能 有效地用于原子工业、无菌室、精密工业等。其过滤效率较之常规过滤材料效率大大提高。 利用纳米材料的阻隔性做阻隔材料时，由于能阻挡微粒和某种离子的迁移，可用作微型蓄电 池正负极之间的隔膜【4 6 】。 ( 4 ) 纤维增强复合材料 纤维增强复合材料较之普通材料具有优异的力学性能。k i m t 4 7 1 研究了聚苯并咪唑静电纺 丝纳米纤维在环氧树脂和橡胶中的增强效果，分别进行了拉伸、3 点绕度、双扭转以及撕裂 测试，发现随着纤维含量的增加，环氧纳米复合物的弯曲杨氏模量和撕裂强度增加不大，断 裂能却显著增加。b e r g s h o e f 等4 8 1 制备了电纺尼龙4 ，6 纳米纤维无纺膜环氧树脂纳米复合 物，其硬度叫环氧树脂显著增大。 ( 5 ) 纳米光电子器件 纤维可以支撑并将多个纳米器械连接成一个整体，形成一个较大的系统，并且纳米纤维 经常包含一些特殊的分子排列，这些被称为晶格缺陷，这些缺陷在纳米器械研究中备受关注 1 4 7 】。d i a z 5 0 1 用导电聚苯胺掺杂的p e o 或者聚苯乙烯进行纺丝，制备的纳米纤维互相交联在 一起，这些聚合物与聚合物交联处可用于纳米电子连接器件的研究。d i a r m i d t 5 1 1 通过将可以 进行静电纺丝的p e o 与不能电纺的导电高分子进行混纺，得到具有导电能力的纤维。被掺 杂的导电高分子电纺制备的薄膜可用于各种电池材料，如掺杂光电燃料和半导体纳米晶粒后 可用于混合式太阳能电池，掺杂含铜的金属酞菁以及t i 0 2 纳米晶，可制成可弯曲的光电池 薄膜等1 5 2 1 。 1 3 本论文的研究内容 静电纺丝技术是一个灵活、简单的制备纤维的技术，用它可制各高分子纤维，复合纤维、 无机纤维。这种静电纺丝的方法在过去的几年里赢得了广泛的关注，发现了许多的应用领域， 如生物医药、传感、过滤阻隔、纤维增强、纳米光电子器件等。 有机小分子a l q 3 以其独特的荧光特性应用于发光与显示领域，在光致发光、电致发光、 4 第一章序论 激光材料等方面应用广泛。本文将有机小分子a i q 3 掺杂到高分子聚合物p m m a 溶液中，利 用静电纺丝技术制备复合纤维，通过对其结构表征和发光性能研究。发现，一方面高分子聚 合物p m m a 为有机小分子a l q 3 提供了稳定的环境，增强了有机小分子的发光性质；另一方 面实现了高分子聚合物p m m a 功能化。 氧化锌作为一种宽带隙的半导体材料，当受大于其带隙宽度的能量( 如光子、电子等) 激 发后，可发出波长在3 7 0 - 4 0 0 n m 的紫外光( 激子发射) 及蓝、绿、黄等不同波长的可见光。因 此其在发光领域具有广泛的应用前景，如真空荧光显示、电致发光、低压场发射显示、激光 等。本文利用溶胶凝胶法制各了氧化锌纳米颗粒，通过x r d ，t e m ，v i s a b s ，p l 等手段 进行表征，探讨了纳米颗粒的生长机制和发光机理。利用采用静电纺丝技术，将含有氧化锌 纳米颗粒的溶胶凝胶体进行电纺，制备了氧化锌纳米颗粒与高分子聚合物p v p 的复合纺丝， 通过s e m 观察和p l 测试，探讨了复合纤维的发光机理。 参考文献 【1 】刘吉平，郝向阳。纳米科学与技术北京：科学出版社2 0 0 2 【2 】顾宁，付德刚，张黔海纳米技术与应用北京：北京人民邮电出版社2 0 0 2 【3 】z h a n gx ，t a ox ，f a nyr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fp o l y m e rn a n i f i b e r j o u r n a lo fd o n g h a u n i v e r s i t y2 0 0 3 ，2 0 ( 1 ) ：3 2 3 8 【4 】王世敏，许祖勋，傅晶纳米材料制备技术北京：化学工业出版社2 0 0 2 【5 】f o r m a l a sa ，唧u s 1 ，9 7 5 ，5 0 4 ，19 3 4 【6 】d o s h ij ，r e n e k e rd hj e l e c t r o s t 1 9 9 5 ，3 5 ，1 5 1 7 】r e n e k e rdh ，c h u ni ，n a n o t e c h n o l o g y ，1 9 9 6 ，7 ，2 1 6 【8 】t h e r o na ，z u s s m a ne ，y a r i nal ，n a n o t e c h n o l o g y 2 0 0 1 ，1 2 ，3 8 4 【9 】l id ，x i a y ，a dv m m e r 2 0 0 4 ，1 6 ，l1 6 8 【1 0 】r e n e k e rdh ，c h u n1 n a n o t e c h n o l o g y ，l9 9 6 ，7 ，2 1 6 【l l 】郭建纳米纤维静电纺丝机- 纳米蜘蛛全球科技经济嘹望，2 0 0 5 ，2 3 0 ( 2 ) ：6 4 【1 2 f o r m h a l sa p r o c e s sa n da p p a r a t u sf o rp r e p a r i n ga r t i f i c i a lt h r e a d su sp a t e n ts p e c i f i c a t i o n 19 3 41 9 7 5 5 0 4 【1 3 f o r m h a l s a a r t i f i c i a lf i b e rc o n s t r u c t i o nu sp a t e n ts p e c i f i c a t i o n1 9 3 8 a2 1 0 9 3 3 3 【14 f o r m h a l sa m e t h o da n da p p a r a t u sf o rt h ep r o d u c t i o no ff i b e r su sp a t e n ts p e c i f i c a t i o n 5 东南大学硕十研究生论文 1 9 3 8 b21 1 6 9 4 2 【15 f o r m h a l sa m e t h o da n da p p a r a t u sf o rt h ep r o d u c t i o no ff i b e r su sp a t e n ts p e c i f i c a t i o n 19 3 8 c 2 1 2 3 9 9 2 【16 f o r m h a l sa m e t h o da n da p p a r a t u sf o rt h ep r o d u c t i o no fa r t i f i c i a lf i b e r su sp a t e n t s p e c i f i c a t i o n 1 9 3 9 a2 1 5 8 4 1 6 【1 7 f o r m h a l s a m e t h o da n da p p a r a t u sf o rs p i n n i n gu sp a t e n ts p e c i f i c a t i o n1 9 3 9 b2 1 6 0 9 6 2 【18 】t a y l o rq s t u d i e si ne l e c t r o h y d r o d y n a m i c s ：i t h ec i r c u l a t i o np r o d u c e di nad r o p b ye l e c t r i c a l f i e l dp r o c r s o c ai 9 6 62 9 l1 4 5 【19 t a y l o rge l e c t r i c a l l yd r i v e n j e t sp r o c r s o e a19 6 931 34 5 3 【2 0 s i m o sh l u s p a t e n t3 2 8 0 2 2 9 ，1 9 6 6 【21 】b a u m g a r t e n e l e c 仃o s t a t i cs p i n n i n go fa c r y l i cm i c r o f i b e r sj c o l l o i di n t e r f a c es c i 19 713 6 【2 2 】h a y a t ii ，b a i l e yai ，t a d r o stf e l e c t r o h y d r o d y n a m i c so fs e m i - c o n d u c t i v ef l u i d s j c o l l o i di n t e r f a c es c i1 9 8 7 ，11 7 ：2 0 5 2 0 8 【2 3 】d o s h ij ，r n e n k e rdh e l e c t r o s p i r m i n gp r o c e s sa n da p p l i c a t i o no fe l e c t r o s p u nf i b e r s j o u r n a lo f e l e c t r o s t a t i c s1 9 9 5 ，3 5 ( 2 ) ：1 5 1 - 1 6 0 【2 4 】j a e g e rrb e r g s h o e fmm ，b a t l l ecmi ，h o l g e rs ，v a n c s ogu l t r a f i n ef i b e r se l e c t r o s p u n f r o mb i o d e g r a d a b l ep o l y m e r s jm a c r o m o ls y m p19 9 812 7 ：141 - 14 5 【2 5 】d e i t z e ljm ，k l e i n m e y e rj ，h a r r i sda n dt a nncb t h ee f f e c to fp r o c e s s i n gv a r i a b l e so nt h e m o r p h o l o g yo f e l e c t r o s p u nn a n o f i b r e sa n dt e x t i l e sp o l y m e r2 0 0 1 a 4 22 6 1 【2 6 d e i t z e ljm ，k l e i n m e y e rjd ，h i r v o n e njka n dt a nncb c o n t r o l l e dd e p o s i t i o no f e l e c t r o s p t mp o l y ( e t h y l e n eo x i d e ) f i b e r sp o l y m e r2 0 01b4 2816 3 【2 7 】w a r n e rsb ，b u e ra ，g r i m i e rm ，u g b o l u esc ，r u t l e d g egc ，s h i nmy e l e c t r o s t a t i c s p i n n i n ga n dp r o p e r t i e so fu l t r a f i n ef i b e r s n a t i o n a lt e x t i l ec e n t e ra n n ur e p o r tn o v e r m b e r 19 9 8 ，8 3 - 8 5 【2 8 】m o s e sm ，h o h m a nmm ，s h i nym ，r m l e d g egc ，b r e n n e rmp e l e c t r o s p i n n i n ga n d e l e c t r i c a l l yf o r c e dj e t sis t a b i l i t yt h e o r y pp h y sf l u i d s2 0 01 ，13 ：2 2 01 2 2 0 6 【2 9 】m o s e sm ，h o h m a nmm ，s h i nym ，r u t l e d g egc ，b r e n n e rm pe l e c t r o s p i n n i n ga n d e l e c t r i c a l l yf o r c e dj e t si is t a b i l i t yt h e o r y pp h y sf l u i d s2 0 01 ，13 ：2 2 21 2 2 2 6 【3 0 】s h i nym ，h o h m a nmm ，b r e n n e rm 只r u t l e d g egc ，e x p e r i m e n t a lc h a r a c t e r i z a t i o no f 6 第一章序论 e l e c t r o s p i n n i n g ：t h ee l e c t r i c a l l yf o r c ej e ta n di n s t a b i l i t i e s p o l y m e r2 0 01 ，4 2 ：9 9 5 5 9 9 6 7 3l 】r e n e k e rdh ，c h u ni f l a t p o l y m e rr i b b o n s a n do t h e r s h a p e sb ye l e c t r o s p i n n i n g n a n o t e c h n o l o g y1 9 9 67 ：2 1 6 - 2 2 3 【3 2 】f a n gx ，r e n e k e rdh d n af i b e r sb ye l e c t r o s p i n n i n g jm a c r o m o t e c u l a rs c i p h v s 1 9 9 7 ，3 6 ：1 6 9 1 7 3 【3 3 k i mj ，r e n e k e rdh e l e c t r o p u nn a n o f i b e r s ：i n t e r n a ls t r u c t u r ea n di n t r i n s i co r i e n t a t i o n p o l y m e re n g s c i 19 9 9 ，3 9 ( 5 ) ：8 4 9 8 5 4 【3 4 】k i mj ，r e n e k e rdh t h em e c h a n i c a ld e f o r m a t i o np r o c e s so fe l e c t r o s p u np o l y m e r s k o r e a p o l y m c o m p o s1 9 9 9 ，2 0 ( 1 ) ：1 2 4 。1 3 1 【3 5 】f o n gh ，c h u ni ，r e n e k e rdh b e a d e dn a n o f i b e r sf r o m d u r i n ge l e c t r o s p i n n i n g p o l y m e r 19 9 94 0 ：4 5 8 5 4 5 9 2 3 6 】z h e n gmh ，z h a n gyz ，k o t a k im ar e v i e wo np o l y m e rn a n o f i b e r sb ye l e c t r o s p i n i n ga n d t h e i ra p p l i c a t i o n si nn a n o c o m p o s i t e s c o m p o s s c it e c h n o l ，2 0 0 3 ，6 3 ( 11 ) ：2 2 2 3 0 2 2 5 3 【3 7 】t e owe ，r a m a k r i s h n as ar e v i e w o n e l e c t r o s p i n n i n gd e s i g na n dn a n o f i b r ea s s e m b l i e s n a n o t e c h n o l o g y2 0 0 617r 8 9 - r10 6 【3 8 】z h e n gmh ，z h a n gyz ，k o t a k im ，e ta l 。p r e p a r a t i o no f f i b e r sw i t hn a n o s c a l e dm o r p h o l o g i e s ： e l e c t r o s p i n n i n go fp o l y m e rb l e n d s c o m p o s s c it e c h n o l ，2 0 0 3 ，6 3 ：2 2 2 3 2 2 5 3 【3 9 】z o n gxh ，k i mks ，f a n gdf e ta 1 s t r u c t u r ea n dp r o c e s sr e l a t i o n s h i po fe l e c t r o s p u n b i o a b s o r b a b l en a n o f i b e rm e m b r a n e s p o l y m e r2 0 0 24 3 ( 1 6 ) ：4 4 0 3 1 2 【4 0 】l iwj ，l a u r e n c i n e l e c t r o s p u nn a n o f i b r o u ss t r u c t u r e ：an o v e ls c a f f o l df o r t i s s u ee n g n e e r i n g jb i o m e d i c a lm a t e rr e s 2 0 0 2 ，6 0 ( 4 ) ：613 6 21 【41 m a r h e w sja ，w n e kge ，s i m p s o ndg ，b o w l i ng l b i o m a c r o m o l e c u l e s ，2 0 0 2 ，3 ，2 3 2 【4 2 】y o s h i m o t oh ，s h i n 丫m ，v a c a n t ijp b i o m a t e r i a l s2 0 0 3 ，2 4 ，2 0 7 7 【4 3 】k e n a w yerb o w l i ngl ，m a n s e l dkjc o n t r o lr e l e a s e2 0 0 2 ，8 1 ，5 7 【4 4 】k w o u nsj ，l e crm p r o c e e d i n g so ft h ea n n u a li e e ei n t e r n a t i o n a lf r e q u e nc yc o n t r o l s y m p o s i u m2 0 0 0 ，5 2 【4 5 w a n gx ，s a m u e l s o nla m a t e r i a l sr e s e a r c hs o c i e t ys y m p o s i u mp r o c e e d i n g s2 0 0 2 ，7 0 8 ， 4 0 3 f 4 6 安林红，王跃，当代石油石化2 0 0 2 ，1 0 ，4 1 【4 7 】吴卫星，段斌，袁晓燕。静电纺丝制备聚合物超细纤维的研究及引用材料导报2 0 0 5 ， 7 东南大学硕士研究生论文 19 ( 2 ) ：7 2 7 5 【4 8 b e r s h o e fmm ，v a n c s ogj ，t r a n s p a r e n tn a n o c o m p o s i t e sw i t hu l t r a t h i n ，e l e c t r o s p u nn y l o n - 4 ，6 f i b e rr e i n f o r c e m e n t a d v m a t e r1 9 9 9 ，11 ( 16 ) ：13 6 2 【4 9 a u d r e yf r e n o t ，l o a n n i s ，c h r o n a k i s 电子纺丝制备功能性纳米纤维尹桂波编译，贾永堂校 国外丝绸2 0 0 5 ，2 0 ( 3 ) ：3 - 4 【5 0 】d i a zm ，e l e c t r o s p i n n i n gn a n o f i b e r so fp o l y a n i l i n ea n dp o l y a n i l i n e y ( p o l y s t y r e n ea n d p o l v e t h y l e n eo x i d e ) b l e n d s n a t i o n a lc o n f e r e n c eo fu n d e r g r a d u a t er e s e a r c h ，l e x i n g t o n ： u n i v e r s i t yo fk e n t u c k y2 0 0 1 f 51 】m a c d i a m i dag j o n e swe ，e ta 1 e l e c t r o s t a t i c a l l y - g e n e r a t e dn a n o f i b e r so fe l e c t r o n i c p o l y m e r s s y n t h e t i cm e t2 0 0 1 ，11 9 ：2 7 - 3 0 【5 2 】c h owb ，c h o isw ，m ujs ，e ta 1 al i t h i u ms e c o n d a r yb a t t e r yc o m p r i s i n gas u p e r f i n e f i b r o u sp o l y m e rs e p a r a t o rf i l ma n di t sf a b r i c a l i o nm e t h o d k o r e ai n s t i t u t eo fs c i e n c e t h c h n o l o g y , 2 0 01w o o 18 9 0 2 2w o o18 9 0 2 3 8 第= 章实验原g 、过程和铡试仪# 第二章实验原理、过程和测试仪器 2 1 实验原理、过程 2 ll 静电纺丝技术的装置 静电纺丝技术与传统纺丝技术有着明显的不同，即静电纺丝技术通过静电力作为牵引力 来制备超细纤维。典型的静电纺丝装置简图如图2 】所示，主要由高压电源、溶液储存装置、 喷射装置和接收装置四个部分所组成。高压电源一般采用最大输出电压1 3 0 k v 的直流高压 静电发生器来产生高压静电场。培液储存装置可以使用注射器或储液管等其中装满壤台物 溶掖或熔融液，并插入一个金属电极。该电极与高压电源相连，使液体带电。采用注射器做 溶渡储存装置时，可直接将高压电源与注射器的金属针头相连，无需另外插入电极。喷射装 置为内径0 6 r a m 的毛细营或注射器针头。静电纺丝装置的基本放置方式包括垂直式、倾斜 式和平行式三种。其中倾斜式、垂直式是