静电纺丝文献综述

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1、学号：北京化工大学毕业设计开题报告题目：学院：材料科学与工程学院专业：班级：姓名：指导教师：专业负责人：指导老师意见：指导老师签字：日期:年月日日期：年月日静电纺丝文献综述摘要：静电纺丝技术自从2000年以后进入快速发展期，论文和专利都成指数型增长。目前，研究的现状从这些研究的内容看，研究主要围绕静电纺丝的应用、工业化、原理三个方面。同时，在医用材料领域，静电纺丝也逐步展开了研究。关键词：静电纺丝，研究现状，医用材料Abstract:Electrospinningdevelopsrapidlythatpapersandpatentsincreasee

2、xponentiallysince2000.Theresearchstatusfocusonapplications,industrializationandprinciple.Meanwhile,electrospinningresearchonbiomaterialsisspringingup.Keywords:electrospinning,researchstatus,biomaterialsapplication1静电纺丝发展目前常用的制备纤维的方法有拉伸法、模板法、相分离法和静电纺丝法。其中，静电纺丝法制备纤维因其操作简单、适用较广和成本

3、低而广泛被使用在纺丝领域。静电纺丝是A.Formhals在1934年发明[1]。在1938年至1944年期间，随着A.Formhals对静电纺丝技术的进一步改进和对静电纺丝原理的探究[2-7]，静电纺丝技术得到了进一步的发展。1969年，Taylor发现了Taylor锥[8]，对静电纺丝的原理进行了进一步的丰富。1971年，杜邦公司利用静电纺丝制备了PAN亚纳米纤维。1981年，美国Ethicon公司研究了静电纺丝技术在医学领域的应用[9]。在20世纪90年代后，静电纺丝技术在世界范围内得到了快速发展，文献和专利技术迅速增加。在2001年，国内有关静

4、电纺丝技术的专利出现，东华大学、北京化工大学、浙江大学等高校成了国内静电纺丝研究的中心。在2006年，全球第一条静电纺丝制备纳米纤维的生产线投入市场，标志着静电纺丝技术实现了工业生产化。2静电纺丝原理静电纺丝所需要的实验装置静电纺丝机。静电纺丝机一般包括高压电源、喷丝装置和收集装置。喷丝装置到收集装置的距离一般为15-25cm，电压为0-50kV。纺丝液体从喷丝装置流出，在高压电压作用下客服喷丝液自身的表面张力和粘弹力而形成射流。随着溶剂的挥发和熔体的凝固，射流最终在接收装置上形成纤维。在当代，学者对静电纺丝原理进行了进一步研究和探讨[10]，其研究

5、主要集中在泰勒锥和纳米纤维的弯曲非稳定性两个方面。另外，同轴静电纺丝和纺织核壳结构纳米纤维的原理的研究也在悄然兴起。3影响因素静电纺丝的影响因素主要有以下三个因素：溶液性质，控制变量，外界条件。溶液性质包括溶质性质，溶剂性质，溶剂浓度，溶液导电率和PH值，溶液表面张力等；控制变量包括电场强度，接收距离，推进速度，针头内径等；外界条件包括空气湿度和温度。对于同一种聚合物溶液，随着分子量的增加分子链的长度增加，从而分子量的粘弹性、流变性、表面力学性能改变，纤维性能改变[11]。同理，聚合物的浓度[12]、溶剂[13]等改变，纤维性能改变。随着外加电压的减

6、小，溶液表面的静电斥力减小，纤维表面越光滑[14]；同样，接受距离增加、流速减小，更有利于纤维的纺织。空气湿度、温度对静电纺丝也有一定的影响：Ramsay-shields推导出了相关公式γ*v^（2/3）=K*(Tc-T-6)其中γ为表面张力，V为液体摩尔体积，K为普适常数，Tc为临界温度[15]。4研究进展4.1在应用方面静电纺丝制备纳米纤维在2006年实现工业化以后，目前已经开始用于各个方面。如生物材料，组织支架，污水处理等等方面。在医学材料方面，静电纺丝制备的纤维膜可以用于体外创伤护理的敷料、皮肤再生的医用敷料和具有定向药物释放功能的医用辅料[

7、26]。污水处理等常用的超滤膜有聚丙烯晴（PAN）超滤膜、聚砜类（PS）超滤膜、醋酸纤维素（CA）超滤膜等。超滤膜可以通过机械的吸附等物理作用可以是溶剂和溶质选择性的通过，从而起到过滤筛选的作用。4.2在工业化方面自从2006年全球第一个静电纺丝制备纳米纤维的生产线建立之后，标志着静电纺丝进入工业化阶段。目前，在工业方面研究的热点主要有多针头喷丝工艺的设计、无针头静电纺丝、多孔平板型喷头设计、多孔陶瓷管喷头设计等。在目前纳米纤维急切需求的市场情况下，高性能、低成本的静电纺丝工艺将是这方面研究的重点和热点。4.3在技术原理方面溶液性质、控制条件和外界环

8、境对纺丝效果影响较大，通过对溶液、控制条件和外界条件的调控来控制静电纺丝，从而改善纤维的性能是静电纺丝技术的