靜電紡絲是一種新技術(shù),它可制備出直徑為納米級(jí)的絲,最小直徑可至1納米。納米纖維主要包括兩個(gè)概念:一是嚴(yán)格意義上的納米纖維,是指纖維直徑小于100 nm的超微細(xì)纖維。另一概念是將納米微粒填充到纖維中,對(duì)纖維進(jìn)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(fù)合紡絲法、分子噴絲板紡絲法、聚合過(guò)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(fù)合,制備納米纖維的方法。

靜電紡絲技術(shù)與傳統(tǒng)紡絲技術(shù)有著明顯的不同,即靜電紡絲技術(shù)通過(guò)靜電力作為牽引力來(lái)制備超細(xì)纖維。如圖所示,在靜電紡絲工藝過(guò)程中,將聚合物熔體或溶液加上幾千至幾萬(wàn)伏的高壓靜電,從而在毛細(xì)管和接地的接收裝置間產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)力。當(dāng)電場(chǎng)力施加于液體的表面時(shí),將在表面產(chǎn)生電流。相同電荷相斥導(dǎo)致了電場(chǎng)力與液體的表面張力的方向相反。這樣,當(dāng)電場(chǎng)力施加于液體的表面時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)向外的力,對(duì)于一個(gè)半球形狀的液滴,這個(gè)向外的力就與表面張力的方向相反。

如果電場(chǎng)力的大小等于高分子溶液或熔體的表面張力時(shí),帶電的液滴就懸掛在毛細(xì)管的末端并處在平衡狀態(tài)。隨著電場(chǎng)力的增大,在毛細(xì)管末端呈半球狀的液滴在電場(chǎng)力的作用下將被拉伸成圓錐狀,這就是Tay lor 錐。當(dāng)電場(chǎng)力超過(guò)一個(gè)臨界值后,排斥的電場(chǎng)力將克服液滴的表面張力形成射流,而在靜電紡絲過(guò)程中,液滴通常具有一定的靜電壓并處于一個(gè)電場(chǎng)當(dāng)中,因此,當(dāng)射流從毛細(xì)管末端向接收裝置運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,都會(huì)出現(xiàn)加速現(xiàn)象,這也導(dǎo)致了射流在電場(chǎng)中的拉伸,最終在接收裝置上形成無(wú)紡布狀的納米纖維。

 

 

靜電紡絲裝置示意圖

 

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