静电纺壳聚糖基纳米纤维的制备及其在水处理中应用研究进展

为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳聚糖化学改性纳米纤维和壳聚糖共混改性纳米纤维的研究进展;最后,对应用壳聚糖基纳米纤维处理废水中重金属离子、染料和其它污染物的研究现状进行总结。研究发现:不同纺丝参数最终均是通过影响射流拉伸的难易程度来改变纤维形态,且通过化学改性和共混改性的方法不仅可提高壳聚糖的可纺性,还可增强壳聚糖基纳米纤维的耐酸性、热稳定性、抗菌性和吸附性;同时指出探寻新的溶剂、共混剂和功能材料以及与选择性分离技术结合来增强对水中污染物的吸附能力是壳聚糖基纳米纤维的未来发展趋势。

同轴静电纺抗菌PLA纳米纤维膜的制备及其性能

为了获得释药速率稳定的载药纳米纤维膜,以聚乳酸(PLA)为原料,采用同轴静电纺工艺制备具有皮芯结构的纳米纤维膜。分析了皮层与芯层不同推注速度比下制备的静电纺纳米纤维膜的化学结构、亲水性能、抗菌性能、药物缓释性能。结果表明:复合抗菌剂Ag@TP粒子分布均匀且较为纯净,并能够成功复合到静电纺纳米纤维膜上。当皮层与芯层推注速度比为3∶1时,制得的纳米纤维具有较为均匀的直径分布,并且纤维因其粗糙的表面而具有更大的比表面积,使得相同条件下的纤维膜能够吸附更多细菌,同时疏水性较强且断裂伸长率达到最大。认为:与共混结构的纳米纤维膜相比,具有皮芯结构的同轴静电纺纳米纤维膜可以有效缓解突释问题,能够更好地实现抗菌剂的长效稳定释放。

静电纺中空结构碳纳米纤维制备与应用研究进展

中空结构碳纳米纤维(HCNFs)是多孔碳纳米纤维材料中的一种,展现出较高的比表面积、发达的孔隙结构以及更多的活性位点,在能源存储器件、过滤和吸附材料、催化剂载体等新兴领域应用广泛。本文综述了HCNFs研究开发的新进展,介绍了HCNFs单轴静电纺丝法和同轴静电纺丝法两种制备方法。主要介绍了HCNFs的复合与掺杂,改变或提高HCNFs的性能,进而扩展HCNFs应用领域。重点介绍了HCNFs在锂二次电池领域、催化领域、超级电容器领域以及吸附领域的应用现状,并对未来HCNFs的发展方向进行了展望,以期为HCNFs的研发提供参考。

共轭静电纺PLA/PU纳米纤维混纺纱的制备及性能表征

探讨了共轭静电纺PLA/PU纳米纤维混纺纱的制备及性能。通过共轭静电纺技术,结合PLA优良的可纺性和PU良好的力学性能,进行纳米纤维纺纱,制备连续均匀的PU纳米纤维纱和PLA纳米纤维纱,通过调整正负极推注速率实现PLA/PU纳米纤维混纺纱的制备。采用扫描电镜、红外光谱、热重分析仪等对所纺制纱线的结构与性能进行测试表征。结果表明:最佳纺纱工艺参数为纺丝正负极电压9.5 kV,正负针头呈与水平方向30°夹角向上倾斜,喇叭口转速400 r/min,卷绕辊转速5.3 r/min;PLA/PU纳米纤维混纺纱随着PLA喷丝量的增加,捻回角先增大达到平衡后略微减小,PLA/PU比例为3∶4时捻回角达到最大为39.54°,纱线直径波动范围最小,均匀性好,内部纤维粗细最均匀,孔隙率为34.04%,较纯PU明显提高;随着PLA喷丝量的增加,混纺纱断裂强力、断裂伸长、初始模量和断裂功逐渐降低。

乳液静电纺制备PCL/TCH图案化纳米纤维膜

为解决药物突释问题,实现药物的有效包埋和长效释放,设计了具有稳定皮芯结构的图案化微纳米纤维膜,用于药物控释领域。采用乳液静电纺丝技术,将盐酸四环素(TCH)作为模型药物,以聚己内酯(PCL)/六氟异丙醇(HFIP)作为油相、TCH/水溶液作为水相进行纺丝并优化工艺参数,使盐酸四环素(TCH)在纺丝过程中保持性能稳定并能够持续释放。同时,探究图案化对纳米纤维膜的力学性能、载药能力和TCH在体外释放性能的影响。结果表明:当药物质量分数为2%时,纺丝乳液的液滴均匀性较好,液滴的平均直径为0.65μm,制备的纤维形貌均匀连续,平均直径为200 nm,药物累计释放率达到了52.15%;图案化纤维膜具有良好的柔韧性和延展性,断裂伸长率从78.65%提高到98.96%,载药能力和TCH在体外释放性能均有所提升,药物累计释放率从52.15%提高到65.60%。该研究表明,通过乳液静电纺丝技术,可以将模型药物TCH包裹在PCL的内部,有效改善PCL/TCH纤维膜的药物释放性能,同时图案化可进一步提高机械性能。因此,通过乳液静电纺制备的PCL/TCH图案化纳米纤维膜在医疗敷料方面具备一定的应用前景。

同轴静电共喷纺及其在锂离子电池复合隔膜改性中的应用

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO_(2)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,从外喷口制备颗粒;PVDF溶于DMF和丙酮混合物中,从内喷口制备纤维,成功制备了同时含颗粒和纤维的PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜,复合膜中颗粒的平均粒径为2.01μm,纤维平均直径为0.43μm。然后将PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜原位涂覆在商用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)隔膜上,从而制备了一种新型锂离子电池复合隔膜。测试结果表明,该复合隔膜的孔隙率为85.96%,比UHMWPE基材膜的37.85%有明显的提高,纵向收缩率由7.28%降低到5.26%,复合隔膜接触角由48.55°降低到14.93°。与未改性的商用隔膜相比,同轴静电共喷纺制备的复合隔膜首次充放电比容量由107.8 mAh/g提高到122.4 mAh/g,经50次循环后,仍具有良好的循环稳定性。

蜂巢状乳液静电纺纳米纤维的制备及其缓释性能研究

静电纺纳米纤维具备可控的结构、高表面积和与细胞外基质(ECM)相似的结构,是伤口愈合中具有较大潜力的材料。利用乳液静电纺丝方法制备了聚乳酸(PLA)和胶原蛋白(Col)芯壳结构纳米纤维,在内层负载模型药物盐酸四环素(TCH),并通过改变接收装置的网孔形状,制备出仿自然界蜂巢结构的纳米纤维膜,探究蜂巢状纳米纤维膜形貌结构与其相关理化性能的影响规律。结果表明:PLA和Col的浓度为15%,且比例为1∶1时可纺性较好,通过采用失水山梨醇油酸酯(Span 80)包盐酸四环素(TCH)静电纺乳液蜂巢状纳米纤维。本项目制备的PLA/Col仿生蜂巢状乳液静电纺纳米纤维膜具备长效缓释功能,在愈伤修复、皮肤敷料等生物医学领域中有着广阔的应用前景。

静电纺聚偏二氟乙烯纤维膜的制备及其在油水分离中的应用

选择性透过膜用于油水分离具有能耗低、装置简便、易操作、效率高的特点,其核心在于采用过滤效率高及使用寿命长的膜材.本文采用了高压静电纺丝工艺,以聚偏二氟乙烯(PVDF)为原料,制备一种超疏水、结构可调控的电纺PVDF膜(EPVDF膜).利用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、粉末X-射线衍射(XRD)、X-光电子能谱(XPS)等对EPVDF膜进行了形貌成份的表征,采用水接触角(WCA)对膜材表面特性进行了测试.结果表明,电纺PVDF膜的油水分离效率可达95%以上,对三种油水混合物均可实现30次以上的有效分离,其最大油通量可达到5 300 L/(m^(2)·h).

导电纳米纤维膜用作静电纺接收基材的研究

为了开发一种导电性好、易于剥离、接收的纳米纤维分布均匀且产量大的静电纺接收基材,采用硅烷偶联剂KH570对导电TiO_(2)纳米颗粒进行改性,将改性TiO_(2)纳米颗粒掺杂到聚丙烯腈(PAN)纺丝液中,通过静电纺丝技术制得mTiO_(2)@PAN纳米纤维膜,再在纳米纤维膜上聚合聚苯胺(PANI),最后将其与聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)电纺膜层压复合。重点对KH570添加量、mTiO_(2)纳米颗粒添加量和聚合时间进行了研究,并将所制纳米纤维膜与铝箔纸、单硅黄色离型纸以及单硅白色离型纸的接收性能进行对比。结果表明:KH570质量分数为6%时mTiO_(2)纳米颗粒的粒径可减小到76.57 nm;mTiO_(2)质量分数10%、聚合时间2 h、热压时间2 min时,mTiO_(2)@PAN/PANI纳米纤维膜的强度达到1.65 MPa,电导率为0.10 S/cm;作为接收基材时,接收的纳米纤维每分钟产量达到0.032 g聚偏二氟乙烯(PVDF)和0.034 g聚丙烯腈(PAN),横向厚度不匀率为14%和19%,纵向厚度不匀率为9%和14%。认为所制备的基材具有导电性好、易于剥离、接收的纳米纤维分布均匀且产量大的特点。

基于静电纺纳米纤维的柔性可穿戴压力传感器的研究进展

柔性可穿戴压力传感器具有舒适性高、可编织性强以及可模仿人类皮肤对外界刺激做出敏锐的感知和响应等独特性能,可作为人工电子皮肤被广泛应用于医疗检测、疾病诊断、人体运动跟踪以及健康监测等领域。近年来,基于柔性可穿戴压力传感器的设计、构筑、性能探究和开发受到研究者的广泛关注。利用静电纺丝法制得的纳米纤维膜具有孔隙率高、比表面积大、易于功能化改性等优点,使其在柔性传感器构筑领域展现出极大的应用潜力。基于此,本文对静电纺纳米纤维在柔性可穿戴压力传感器方面的研究及进展进行了综述。简要介绍了可穿戴压力传感器的特点,阐述了静电纺丝技术及静电纺纳米纤维在制备柔性可穿戴压力传感器方面的优势,重点讨论了基于静电纺的柔性可穿戴压力传感器在不同领域的研究应用,最后对低成本制造具有高分辨率、高灵敏度、精确的响应性的基于静电纺的柔性可穿戴压力传感器研究做了总结和展望。

静电纺纳米纤维驻极体空气过滤材料研究进展

探讨静电纺纳米纤维驻极体空气过滤材料的制备及应用现状。重点介绍了有机驻极材料、无机驻极材料以及生物驻极材料在静电纺纳米纤维驻极体空气过滤材料领域的应用。分析了不同驻极体材料的特点,总结了纳米纤维驻极体空气过滤材料制备与应用过程中的优势与不足。认为:研究驻极机理、开发新型驻极体材料是未来高性能静电纺纳米纤维空气过滤材料的发展方向。

多功能空气过滤用静电纺玉米醇溶蛋白非织造材料形貌调控

将玉米醇溶蛋白溶解于不同配比的乙醇/水溶剂中,通过静电纺丝技术制备微纳米非织造材料;通过溶剂熏蒸处理该材料,研究玉米醇溶蛋白微纳米非织造材料的纤维形貌对空气过滤性能的影响。当溶剂中乙醇与水的质量比为6∶4时,玉米醇溶蛋白纤维截面呈圆形,纤维呈圆柱状;当乙醇与水的质量比大于6∶4时,玉米醇溶蛋白纤维截面呈椭圆扁平状,且纤维呈自转曲的带状;当乙醇与水的质量比为7∶3时,带状纤维膜平均孔径最小、空气滤效最高。在纺丝时间相同情况下,与圆柱状纤维膜相比,带状纤维膜的厚度增加76.19%,孔隙率提高37.59%,滤效提高3.85%,滤阻下降72.63%,品质因数提高334.72%。熏蒸处理后带状纤维膜断裂强度提高约5倍。该非织造材料能有效去除甲醛,可为静电纺玉米醇溶蛋白纤维在高效低阻的多功能空气过滤领域的应用奠定基础。

静电纺聚乳酸纳米纤维微观结构的调控

利用溶剂相分离法制备了表面具有平行沟槽结构和多孔结构的聚乳酸纳米纤维,采取控制变量法分析了溶剂配比、溶液浓度、接收装置转速分别对聚乳酸纤维结构的影响。结果表明:聚乳酸纤维表面结构主要受到二元溶剂配比的影响,随着高挥发性溶剂占比的增加,纤维表面呈现光滑-沟槽-多孔结构的变化趋势;增加高速转辊转速可以调控纤维排列状态,在2200rpm的转速下可以获得高取向度的聚乳酸静电纺纳米纤维膜。

静电纺纳米纤维在界面太阳能蒸汽转化应用中的研究进展

静电纺纳米纤维因其具有高比表面积、孔隙结构可控等优点而被用作界面太阳能蒸汽发生器基底,然而由于其力学性能不足、与光热材料的结合力差等限制了其长足发展。为此,介绍了静电纺纳米纤维的特点及其与光热材料结合的主要方式,包括表面修饰、共混纺丝、Janus纳米纤维膜以及三维纳米纤维气凝胶,对其原理、性能和工艺方法等进行系统性概述;并在此基础上展望了该研究领域的未来发展趋势,以探索静电纺纳米纤维在光热能源领域中广泛应用的方法。研究认为,加强静电纺纳米纤维与光热材料结合力并赋予其抗菌、自清洁等多功能性,是提高太阳能蒸汽发生器持久使用的一大方法,探寻简易的制备方法和开发低成本材料高性能太阳能蒸汽发生器是未来的发展重点。

聚ε-己内酯/聚乙二醇共混纳米纤维的静电纺丝研究

采用四氢呋喃和无水乙醇为溶剂,利用静电纺丝法制备了聚己内酯(PCL)/聚乙二醇(PEG)共混纳米纤维。研究了共混配比、溶液浓度、无水乙醇的加入以及电纺电压、接收距离等工艺参数对纤维形态和性能的影响。测试结果表明:聚乙二醇和聚己内酯以一定比例共混后改善了聚己内酯纤维毡的亲水性和细胞相容性;随着纺丝原液浓度增加,电纺产品由高分子微/纳米液滴结构渐变为珠状结构较少的平滑纤维,平均纤维直径逐渐增大;一定范围内,纤维平均直径随电压的上升而增大,但与接收距离关系不大;此外,加入无水乙醇后,共混溶液电导率增加,有利于喷射流的劈裂,减少了珠状结构的数量。

针刺密度对纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子的影响

在聚丙烯树脂颗粒中掺配质量分数为6%的静电驻极母粒,制备面密度分别为80、95和110 g/m 2的纺黏长丝轻轧非织造布,通过针刺作用在打开轻轧点的同时赋予基布拉伸强力,再通过高压驻极得到纺黏长丝针刺静电棉。探讨针刺频率、针刺深度、纤网输出速度、刺针型号及基布面密度对纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子的影响。结果表明,选用40号刺针,在针刺频率为476次/min、针刺深度为4 mm、纤网输出速度为5 m/min、针刺密度为50次/cm 2条件下制备的纺黏长丝针刺静电棉过滤性能品质因子高达0.39 Pa-1;基布面密度增大,纺黏长丝针刺静电棉的过滤性能品质因子下降。

静电纺纳米级纤维复合膜及其过滤性能

采用1，2-二氯乙烷和三氟乙酸共混物为溶剂（质量比2：1），在室温下配制了质量分数为13％的聚己二酸己二醇酯纺丝液，通过静电纺制备了直径范围在80～500nm之间的聚己二酸己二醇酯纳米级纤维和驻极体熔喷非织造布与纳米级纤维复合膜，借助扫描电子显微镜观察了纳米级纤维表面形貌结构，此外还探讨了驻极体熔喷非织造布与纳米级纤维复合膜的过滤性能。结果表明，在气流速度为2．83L／min时，该复合膜对粒径为0．3脚粉尘的过滤效率高达99．9％。

PAN-PVDF复合增强静电纺锂离子电池隔膜

静电纺丝纳米纤维膜作为锂离子电池隔膜使用时具有优良的性能,但是由于纤维间抱合力较小,强度较低,其应用受到了极大限制。通过耐高温相PAN与低熔点相PVDF两种聚合物混纺,并经过适当的热压后处理,使PVDF部分熔融形成点粘结,制备PAN-PVDF复合纳米纤维膜,并测试其相关性能。发现在保留静电纺膜优良性能的前提下,其强度相对处理前提高了近10倍,并表现出良好的电化学性能:室温下离子电导率达到1.32×10-3S/cm,聚合物电解质分解电压高达5.24 V,界面阻抗仅为45Ω,0.2 C首次放电比容量高达152 m Ah/g,综合性能远优于美国CELGARD2400。

溶液性质对静电纺纤维形态的影响

以聚乙烯醇和聚丙烯腈溶液为原料进行静电纺丝,采用扫描电镜观察纳米级纤维的形态。在影响静电纺纳米级纤维的众多参数中,分析了溶液质量分数及其导电性对串珠和纤维直径的影响。研究发现随着溶液质量分数的增加,串珠明显减少,纤维直径增加,并得出溶液质量分数是影响串珠和纤维直径大小的主要因素;通过添加不同质量分数的盐,改善溶液的导电性,研究发现随着溶液导电性的增加,纤维直径离散度明显减少,从而得出溶液导电性是影响纤维直径离散度的主要因素。

静电纺纳米纤维用于组织工程支架

目的:描述静电纺支架的性质对细胞生长行为的影响及其在伤口敷料和皮肤、软骨、骨、血管、神经等组织工程领域的应用,介绍静电纺与其他支架相结合的制备方法,为开发理想的组织工程支架提供参考。资料来源:应用计算机检索Pubmed数据库1998-01/2007-01关于静电纺制备组织工程支架方面的相关文章,检索词为"electrospinning,tissue engineering scaffolds,nanofiber",并限定文章语言种类为英语。资料选择:对资料进行初审,选取包括静电纺丝和组织工程支架的文献。排除标准:综述和重复实验。资料提炼:共收集到65篇静电纺制备组织工程支架相关文献,54篇纳入符合标准的文献,排除11篇综述。资料综合:静电纺纳米纤维直径、亲水性及纤维取向对细胞生长行为有影响。静电纺组织工程支架在伤口敷料和皮肤、软骨、骨、血管、神经等组织工程领域具有广泛应用研究,研究包括天然材料、合成材料的各种材料在可纺基础上的生物相容性。结论:静电纺纳米纤维能最大程度仿生细胞外基质的结构,孔隙率高,通过多种材料的静电纺研究及其生物相容性研究,有望得到适用不同组织的支架材料。