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1.3 静电纺丝技术
1.3.1 静电纺丝技术的发展历史
在上世纪30年代时，在静电纺丝技术上就开始有人申请了专利。1934年，Formhals申请了静电纺丝装置的专利，该装置可以制备聚合物超细纤文[5]；1966 年，Simons申请了成功应用静电纺丝法制备超薄超细非织造膜的专利[6]；1995年，Reneker课题组研究了静电纺丝技术并且探讨了静电纺丝过程中的不稳定性[7-9]。上世纪90年代以后，美国着重开始研究纳米纤文形成的机理和纳米纤文的应用，近年来包括日本在内的一些国家也开始关注于此。21世纪初，纳米技术的快速发展使得静电纺丝技术成为世界各国科学家们关注的重点，并且在世界各地的纳米纤文生产中被普遍应用。2007年9月有226件静电纺丝技术的专利在日本申请成功，尤其是在2004 年以后，静电纺丝技术的专利数量快速增加。目前世界上有些国家或地区从事静电纺丝技术研究的机构或大学多达200所[10]。目前为止，通过静电纺丝技术可以制备超过100种合成的或者天然的聚合物的纳米纤文。
2002年，中国开始研究静电纺丝技术, 同济大学课题组研究的是导电聚合物纳米纤文静电纺丝工艺[11]；东华大学研究的课题为静电纺丝的工艺参数对聚丙烯腈纤文直径的影响[12]；北京化工大学通过静电纺丝技术成功制取了聚乳酸纳米纤文无纺毡[13]；中科院利用静电纺丝技术成功制备了纳米级聚丙烯腈纤文毡[14]。中国对静电纺丝的研究工作中，主要侧重于选择合适的聚合物溶液，用此溶液通过静电纺丝技术值得纳米纤文,该工作主要研究静电纺丝过程中的工艺参数对纳米纤文形貌和直径的影响。这些年来，纳米技术变得日益成熟, 单一的制备纤文无法满足多方面的应用，人们开始研究改进静电纺丝技术，从而以期能够制备出功能性静电纺丝纤文以及适用性更强的复合纳米纤文。静电纺丝纳米纤文原料的使用也从工业用的合成聚合物到DNA复合体，骨胶原，纤文素，蛋白质等物质，并且同时也可以在静电纺丝过程中纳米粒子或抗生物质来制备出各种功能性纤文[15]。
原先使用的静电纺丝法为溶剂型电纺，随后发展为熔融型电纺法。通过熔融静电纺丝法制备的纤文网具有优良的性能，生产效率较高且生产过程没有污染。熔融静电纺丝法在纺丝过程中不需要去除溶剂；从而使得质量没有损失，生产效率也得到了提高；没有溶于任何溶剂中的聚合物也可以在室温下进行静电纺丝，也可以采用此方法制备混合或者合成多种组分的纳米纤文[16-17]。
1.3.2 静电纺丝技术原理
没有外加电场时，由于重力作用，自身表面张力和粘度以及与管壁的摩擦力，聚合物溶液会在喷头处形成悬挂液滴。当对溶液施加电场时，悬挂的液滴表面将充斥着电荷，表面各电荷之间的库伦力与溶液的表面张力相反，伴随电场强度的增加时，液滴表面电荷的密度逐渐增大，液滴曲率也随之发生变化被拉伸成锥形，锥角为49. 3o，即形成泰勒锥。当电场强度增加到一临界值时，悬挂的聚合物液滴就会克服表面张力形成喷射细流，液滴从喷头喷出来以后被电场力急剧拉伸，并且溶剂也在快速的挥发，从而使得射流固化。但是纤文的成型不稳定，会出现抖动的情况，一根细流在这种状态下快速扩展，在某些条件下会产生分裂并且最后进行纤文化