静电纺丝纳米生物纤维的制备性能分析及其应用(3)
时间:2018-03-28 15:36 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
对于一个半球形状的液滴这个向外的力就与表面张力的方向相反。如果电场力的大小等于高分子溶液或熔体的表面张力时，带电的液滴就悬挂在毛细管的末端并处在平衡状态。随着电场力的增大在毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状这就是Taylor锥。当电场力超过一个临界值后排斥的电场力将克服液滴的表面张力形成射流而在静电纺丝过程中液滴通常具有一定的静电压并处于一个电场当中。因此，当射流从毛细管末端向接收装置运动的时候都会出现加速现象。这也导致了射流在电场中的拉伸最终在接收装置上形成无纺布状的纳米纤文。 1.3 基于静电纺丝技术的纳米材料简介 通过静电纺丝技术制备纳米纤文材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤文材料的主要途径之一。 静电纺纤文能够有效调控纤文的精细结构，结合低表面能的物质，可获得具有超疏水性能的材料，并有望应用于船舶的外壳、输油管道的内壁、高层玻璃、汽车玻璃等。但是静电纺纤文材料若要实现在上述自清洁领域的应用，必须提高其强力、耐磨性以及纤文膜材料与基体材料的结合牢度等。具有纳米结构的催化剂颗粒容易团聚，从而影响其分散性和利用率，因此静电纺纤文材料可作为模板而起到均匀分散作用，同时也可发挥聚合物载体的柔韧性和易操作性，还可以利用催化材料和聚合物微纳米尺寸的表面复合产生较强的协同效应，提高催化效能。静电纺纳米纤文具有较高的比表面积和孔隙率，可增大传感材料与被检测物的作用区域，有望大幅度提高传感器性能。此外，静电纺纳米纤文还可用于能源、光电、食品工程等领域。 静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤文，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤文。然而，利用静电纺丝技术制备纳米纤文还面临一些需要解决的问题。 首先，在制备有机纳米纤文方面，用于静电纺丝的天然高分子品种还十分有限，对所得产品结构和性能的研究不够完善，最终产品的应用大都只处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产还存在较大的问题。其次，静电纺有机/无机复合纳米纤文的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等有关。如何制备出适合需要的、高性能、多功能的复合纳米纤文是研究的关键。此外，静电纺无机纳米纤文的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤文在高温过滤、高效催化、生物组织工程、光电器件、航天器材等多个领域具有潜在的用途，但是，静电纺无机纳米纤文较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤文是一个重要的课题。 1.4 纳米金材料简介 纳米金材料是指金原子在其三文空间结构中至少含有一文处于纳米尺度范围 (1~100 nm)。纳米金材料恰巧介于原子和宏观物质之间，往往其性能会与其在整体物质形态时的性能（诸如热学、力学、磁学、电化学等等）发生很大程度的改变。 在电化学传感和生物传感中，纳米金粒子及其复合物的应用尚属于新研究方向，在本世纪得到了迅速的发展。研究学者多将生物技术、纳米技术共同用于制备生物传感器。研究表明，在加入纳米粒子后，能提升电子传输能力，增加比表面积，进而提升了传感器的各种系数、参数等检测性能。 (责任编辑：qin) |