静电纺丝的原理和应用

静电纺丝原理与应用 任文超陆霄宇郑惠锋徐圣泉 王进石唯范雪春张竞择 静电纺丝原理与应用 01 02 03 04 1 背景 背景 1934年Formhals申请了制备静电纺丝装置专利 1966年Simons申请了由静电纺丝法制备非织造膜的专利 1995年Reneker研究组开始对静电纺丝进行研究 静电纺丝迅速发展 制得的纤维直径可以在数十纳米到数百纳米之间 可以调控纤维精细结构 可纺物质种类很多成本低廉 装置简单 2 原理 聚合物溶液或熔体 高压静电 液滴克服表面张力形成喷射细流 类似无纺布状的纤维集合体 溶剂挥发或冷凝 液体带电 形成泰勒锥 电压升高 2 原理 射流的运动 在施加的电压的超过临界电压之后 从泰勒锥喷出的射流就会在电场作用下 朝反电极方向运动 射流开始经历一小段的稳定运动 运动路径是近似直线的 由于相邻单元的电荷排斥作用 射流会侧向凸出 导致不稳定运动 YarinA JournalofAppliedPhysics 2001 2 原理 最简单的装置图 如何制备可控的纤维呢 3 实例 改变原料 Bonino ChristopherA Small 2012 8 1928 3 实例 硅酸盐所常江课题组曾经报道了利用静电纺丝技术制备三维纳米纤维材料的工作 采用了新的三维纤维接收模板 以操作电场和电场力为基础 可以制备微观或宏观的微观结构多样化的单管 相互连接的管或是同时制备不同尺寸 结构 组合的复合管 改变接收装置 DamingZhang Nano Letters 2008 3 实例 特定图样 相互连接的纳米管 4 展望 4 展望 静电纺丝的不足 无法实现产业化应用 参考文献 YarinA KoombhongseS Taylorconeandjettingfromliquiddropletsinelectrospinningofnanofibers J JournalofAppliedPhysics 2001 90 4836 HartmanA BrunnerD Jetbreak upinelectrohydrodynamicatomizationinthecone jetmode J J AerosolSci 2000 31 65 DamingZhangandJiangChang Electrospinningofthree dimensionalnanofibroustubeswithcontrollablearchitectures J Nano Letters 2008 8 3283 Bonino ChristopherA Efimenko Kirill Three dimensionalelectrospunalginatenanofibermatsviatailoredchargerepulsions J Small 2012 8 1928 Theron A Zussman E Electrostaticfield assistedalignmentofelectrospunnanofibres J Nanotechnology 2001 12 384 谢谢观赏 泰勒锥 由于电压 液滴产生电荷斥力 喷丝口表面