静电纺纤维结构研究进展

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1、万方数据2011年第7期静电纺纤维结构研究进展冯丽(纺织工业科学技术发展中心，北京．100742捕要：4避调整坊丝溶液性质、&变#＆过口中∞加I参敷、＆进#Ⅱ蓑i“噩镕合相应日e≈理i艺，可m＆￡采月静电#＆技术莸拜的纤堆日镕椅，包括纤堆集合体的站构自单纤堆的#拘．自#镕镕构的&变对扩太纤堆应月领域厦增Ⅱ纤维＆月-＆n再有重要作月．#述T近年来静电#＆技术盅展过程十女现的一些新#的#维b构．井展望T静电镕纤维％构调控*发展前量关键诃：静电#＆．纤雏≈构．#雏集合体．单*维中国分类号：TQ340649；TSl026+4文献标志码：A文章编号10047093

2、(2011)07—0001—06纤维结构在很大程度上影响到纤维的性能。通过调控及优化静电纺纤维及其集合体的结构，可大幅度提高纤维材料在电子、环境、能源、生物医学等领域的应用性能，一般丽言，通过简单静电纺设备获得的纤维集合体是由排列无序的纤维堆积而成的。通过改变接收装置、控制电场、附加醢场等方法可获得取向排列的纤维；通过调控电场、溶液性质、环境参数等还可构筑具有二维蜘蛛网状结构的纤维膜。取向和蜘蛛网状结构可赋予纤维良好的电学、光学、力学性能等，在微电子、光电、牛物医学和过滤等领域有广泛的应用前景。通过静电纺丝技术不仅可以制备常见的珠粒、圆形实心纤维，还可以

3、制备出带状、螺旋状、多孔、项链、多芯、棱一壳和中空等特殊结构的微／纳米纤维“1。这些特殊结构的静电纺纤维具有许多独特的性能．在多个领域具有潜在的应用价值。本文综述了近年来静电纺丝技术发展过程中出现的一些新颖的纤维结构。并展筚了静电纺纤维结构调控的发展前景。1纤维集合体结构11无规取向纤维普通的静电纺纤维是以无规取向纤维构成的№祷H№{2011—06—20镕}*n日日．女．19654t，高级IR师。±§M事幼‰科}拄$#Ⅱ科Ⅲ《目*mI仆。非织造布形式存在的(图1)，其制备方法是：通过带电的聚合物液滴受电场力的作用，在喷头处蟛成泰勒锥，当聚合物液滴所带电荷

4、密度足够高时，同种电荷间的静电排斥山将克服聚合物溶液【或熔体)的表∞j张力使聚台物液滴分裂成若于射流，射流在高堆电场力的作用F经过一系列的小稳定运动，不断被拉伸，伴随着溶剂的快速挥发(或熔体冷却)，最终形成直径为纳米哉亚微米级别的超细纤维，并以无序状排列于收集装置上，形成类似非0{造布的纤维膜。这也是静电纺丝制备纳米纤维非织造布最基本的方法“，这种静电纺纳米纤维非织造布应用范围相对较小。当人们用传统纤维和纺织工业的观点去理解纳米纤维时，只有获得了单根纳米纤维或单轴纤维束，才可将纳米纤维的膻用范隔扩展到更广泛的领域．但是由十静电纺娃过程中聚合物射流的不稳定

5、性，要获得单根纳米纤维或单轴纤维束是十分困难的。因此，对静电纺纤维结构调控的研究具有重要意义。__]I＼、J≮．J：。夏莲】图1典型∞￡规取向静电#纤堆万方数据产业用纺织品总第250期12取向排列纤维静电纺纤维在衅领域如微电于、光电和牛物医学等的J“用需耍纤维具彳『很好的取向性和规则排列为丁制箭取向纤维，研究者采用政良啦集装置、辅助电极等束控制电场分布，可改变射流在针头和收集装置之州所存在电场一j啪运行轨迹，从而抑制r月慌的不稳定性，在一定区域内扶得定向排刮的纳水纤维。另外，通过对静电纺冉序排列纤维进行集束、加捻等方}盘，还可获得纳米纤维纱线，这将有利十

6、进步拓宽静电纺纳米纤维的f、t用领域采用高速转动的滚筒收集装苜n』以，导到。p行排列的纤维理i仑r，“j滚简表晰的旋转速度与纤维的打[积逮度接近时，便可以得到单轴取向的纤维，即部分取州的静电纺纤维(图2)．Doshi等4利抖{高速旋转的滚筒捩得了取向排列的纤维。Theron等’采用边缘尖锐的圆鼎作为纳米纤维的收集装糟．zⅡ“庄续收集到定向排列的纤维。Yang等“采川磁化静电纺丝法，通过在溶液中加^磁眭纳米粒子(质量分数般小于05％)制备出高度取向的纤维Deitze]等。1通过在喷头与收集器之州添加通电的相连盒属环来制备取向纤维。“等8使用m一定卒隙隔开的

7、两片平行接地的导lU基底组成的接收装置，制备出大最高度取向排列的纤维，Pan等’录用分别加有高压正电和高压负电的两个针尖进行点时点纺丝，杠纤维结合点的下方放置个旋转辊，将结合在起的纤维进行牵引收集．rⅡ制得连续的、高度取向的纳米纤维束。震黪銎蓠目2∞奇取由∞静t##堆13图案化纤维采用静电纺牲技术制备图案化纳米纤维是一个新兴的研究热点，接收电槛对纤维堆积形态起着至关重要的作用在静电纺丝过程中，通过改变——2——收集鞋氍的形状厘动方式和材厦等．-a】以得到小同堆积形态的纤维材料，其rp就包括图案化纤维图案化纤维的理化肚质与无序纤维基堆相同，但其特殊的聚集规

8、律对研究纤维在静电场中的运动规律有重要意义．其幽案化的彤貌和结构在某些领域也有潜