空气过滤用静电纺纳米纤维材料研究进展

面对日益严重的空气污染,传统过滤材料的过滤效率低且过滤阻力大,静电纺纳米纤维材料具有高孔隙率、大比表面积等特性,过滤效率高且过滤阻力小,可广泛应用于空气过滤及个人防护等领域。为此,首先从加工方式方面综述了3种静电纺丝法,不同的方法可获得不同尺度的纤维;其次,从不同纳米纤维材料结构和功能化制备角度,系统综述了空气过滤纳米纤维材料的最新研究进展;最后对规模化制备及纺丝原理进行论述,并展望了未来发展趋势。研究认为:需要深入研究静电纺丝机制,进一步研究电场、溶液、纤维成形之间的影响机制与构效关系开发新技术,来实现静电纺纳米纤维材料的规模化宏量制备;在此基础上对其进行功能化改进,研发具备自清洁、抗菌和传感等功能的空气过滤纳米纤维材料,以提高其在空气过滤领域的应用价值。

静电纺丝纳米纤维膜在过滤材料中的应用研究

综述了近年来国内外通过静电纺丝技术制备高效过滤材料的最新研究成果,包括抗菌过滤、高温过滤、空气过滤、液体过滤、自清洁、可降解和可重复利用。发现空气中的杂质主要通过纳米纤维膜的截留、惯性碰撞和扩散、重力和静电沉积来拦截,纳米纤维膜的过滤性能主要由过滤效率和阻力压降决定。认为将静电纺丝法与其他新技术、新方法相结合,并通过掺杂其他支撑材料以纺成筛网状,可以拓宽纳米纤维膜的应用领域,使过滤材料具有可生物降解、抗菌、自清洁等功能。

静电纺丝法制备SnSbCuFeZn高熵合金/碳纳米纤维复合负极材料

采用静电纺丝技术,结合煅烧工艺,将SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒均匀地锚定在导电互联的碳纳米纤维中,成功制备了SnSbCuFeZn@CNFs锂离子电池复合负极材料。结果表明,煅烧温度对材料的物相组成和形貌特征有重要影响,且直接影响SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒的晶相、尺寸和分布,决定SnSbCuFeZn@CNFs电极的电化学性能。其中SnSbCuFeZn@CNFs-900电极展现出优良综合性能:0.1 A/g时,初始放电比容量达1232.8 mA/g,循环200次后可逆放电比容量保持在786.0 mA/g;1.0 A/g时,循环500次后放电比容量仍有433.8 mA/g;2.0 mV/s扫描速度下,赝电容贡献率高达93.37%。

静电纺纳米纤维膜的制备及其在空气过滤中的应用

病毒的传播和由颗粒物引起的雾霾等空气污染问题已成为全球性挑战。纳米纤维膜可有效捕获空气中的颗粒物且不造成大幅压力降,因此作为一种较为理想的空气过滤介质,近年来受到了广泛关注。聚焦静电纺纳米纤维膜的制备及其在空气过滤中的应用,首先介绍了静电纺丝技术的原理及影响纳米纤维尺寸与形态的因素。其次,系统分析了纳米纤维膜的过滤机制、过滤效果评价参数及其影响因素。最后,总结了多种高效过滤策略,如引入纳米孔结构或支化结构、利用驻极体材料制备纳米纤维膜、构建多层膜复合结构等,并指明了绿色可持续化和多功能化是其未来发展方向。

PVA基静电纺丝纳米纤维膜空气过滤研究进展

通过静电纺丝制备的聚乙烯醇(PVA)基纳米纤维膜具有多孔结构、高比表面积、形貌可控和可生物降解等特点,在空气过滤领域具有广阔的应用前景。首先介绍了静电纺丝技术以及纳米纤维空气过滤机理,随后着重总结了PVA与纳米粒子、壳聚糖、环糊精以及单宁酸共同制备静电纺丝纳米纤维膜在空气过滤领域的研究进展,最后对未来发展进行了展望。

静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明:在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.0889 Pa-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。

纤维素基静电纺丝纳米纤维功能材料研究进展

纤维素基纳米纤维的制备为纤维素及其衍生物的高值化利用提供了方法和途径。通过静电纺丝技术可以制备获得种类繁多、功能各异的纤维素基纳米纤维材料。本文基于几种典型纤维素基纳米纤维功能材料,分别从原料种类、溶剂体系、溶液固液比、化学修饰等角度概述了其制备方法。化学改性赋予纤维素纳米纤维材料的性能特点使其在环境工程、生物医学工程、探测工程及能量储存等领域被广泛应用。虽然纤维素纳米纤维在功能材料的设计与应用方面已经取得了很大的进展,但在高质量规模化生产、功能化集成和全生物质可降解等方面仍存在挑战。

静电纺陶瓷纳米纤维高温隔热材料的研究进展

综述了静电纺陶瓷纳米纤维膜和陶瓷纳米纤维气凝胶的制备技术及其在高温隔热领域的应用研究现状。柔性陶瓷纳米纤维膜具有低导热系数、高柔韧性、耐高温性,可应用于各类高温狭小空间,但因其厚度较薄,难以有效阻挡热辐射,导致其隔热性能较差。陶瓷纳米纤维气凝胶厚度较大,可有效阻挡热辐射,但气凝胶孔隙率较高、内部孔隙较大,导致高温热对流明显,高温隔热效果未达到理想效果。未来的研究方向是优化陶瓷纤维结构、改善其隔热性能,探索多相复合技术等手段,进一步降低陶瓷纳米纤维膜的热辐射和陶瓷纳米纤维气凝胶的热对流,以提升二者在高温环境中的隔热效果,为其在极端温度环境隔热的实际应用提供更好的解决方案。

静电纺丝碳纳米纤维复合材料的制备及应用进展

碳纳米纤维(CNFs)是由碳元素组成的一维材料,由于其具有尺寸可调、高导热性、高导电性和良好的机械阻力等优点,在能源和储能领域可以赋予材料更多新的性能。综述了近年来静电纺丝碳纳米纤维在电极、吸波、催化、吸附、传感器、储能材料等领域的应用进展,简要介绍了CNFs的制备方法,包括静电纺丝法和化学气相沉积(CVD)法,同时分析了CNFs复合材料在增强电化学性能方面的优势。在应用层面上,介绍了基于CNFs复合材料的匹配性,为高性能CNFs纳米材料的应用和研究提供参考依据。如何操控CNFs材料表面和化学性质,优化CNFs结构,将CNFs复合材料灵活用于特定应用,促进碳纳米纤维复合材料的应用发展。

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。

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。

静电纺丝紫苏醛/甲基-β-环糊精包合物纳米纤维的制备与表征

为提高紫苏醛(PA)的热稳定性和水溶性,扩展其应用,以甲基-β-环糊精(MβCD)为主体分子,PA为客体分子,通过静电纺丝技术制备了PA/MβCD包合物(PA/MβCD-IC)纳米纤维(PA/MβCD-IC-NF)。采用SEM、1HNMR、XRD、TGA、FTIR和分子模拟对PA/MβCD-IC-NF进行了表征和分析,测试了其相溶解度,评价了其抗氧化活性和抑菌性能。结果表明,PA已被成功地包裹在MβCD空腔中,形成PA/MβCD包合物;PA/MβCD-IC-NF为非晶体结构,直径分布较均匀且表面光滑,平均直径为(134±60)nm。质量浓度为12 g/L的PA/MβCD-IC-NF(2 cm×2 cm)在1 s内可完全溶解。与PA相比,PA/MβCD-IC-NF中PA的热稳定性和水溶性都显著提高。PA/MβCD-IC-NF的抗氧化活性明显高于PA,对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的抑制率分别为96.2%±0.1%和94.0%±0.3%。

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Janus纳米纤维膜的研究进展

鉴于Janus分离膜特殊的结构与性能,其在众多领域均展现出巨大潜力。通过静电纺丝法制备的Janus纳米纤维膜具有高比表面积、细长纤维结构和可控性等优势,受到广泛关注。为更好了解静电纺Janus纳米纤维膜的发展近况,对近年来静电纺Janus纳米纤维膜的研究进展进行了综述。重点介绍了静电纺Janus纳米纤维膜的制备方法,及其在水处理、空气过滤、生物医用等领域中的应用,讨论了静电纺Janus纳米纤维膜的制备及应用过程中的优势和缺点,并对未来发展进行展望。综述结果可为静电纺Janus纳米纤维膜的发展提供一定参考。

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。

空气过滤用静电纺纳米纤维材料的研究进展

介绍了静电纺丝技术在空气过滤方面的应用,回顾了纤维过滤材料的发展历史,并详细阐述了静电纺纳米纤维毡、复合型纳米纤维毡和抗菌性纳米纤维毡等过滤材料在国内外的研究进展。

静电纺丝复合纳米纤维在生物医药的应用研究进展

静电纺丝技术因操作简便,被广泛用于纳米纤维的制备。由于静电纺丝纳米纤维具有较高的比表面积、与机体有良好的生物相容性,对人体安全无毒,可以与一些药物、酶和生长因子形成具有特殊功能的复合材料。静电纺丝纳米纤维被广泛用做伤口敷料,加速伤口愈合防止感染;药物载体促进人体对药物的吸收,提高人体对药物的利用率;组织工程有利于骨细胞的生长、缺损组织再生。本研究为纳米复合材料在生物医药方面的应用提供参考。

静电纺构筑多形貌纳米纤维空气过滤膜的研究进展

随着人们对空气质量问题的日益关注,高性能空气过滤材料逐渐成为研究热点。静电纺纳米纤维具有高比表面积、直径小、制备简单及形貌结构可控性,被认为是空气过滤领域中最具有开发潜力的材料之一。文章综述了近年来静电纺纳米纤维膜在空气过滤中的最新研究进展,系统介绍了粗糙、多孔、串珠、蛛网、褶皱、三维等结构纳米纤维的制备原理,分析和讨论了纳米纤维膜结构对过滤材料综合性能的影响,最后提出了静电纺纳米纤维膜作为空气过滤材料面临的挑战,并对其发展趋势和研究方向进行了展望,为未来制备高性能静电纺纳米纤维过滤膜提供思路。

静电纺聚醚酰胺纳米纤维膜的制备及其空气过滤性能

酸性腐蚀和极端高低温等恶劣的实际应用环境下,常规的静电纺纳米纤维空气过滤膜存在易变形和失效等风险.本研究以耐化学腐蚀、耐高低温的嵌段共聚物聚醚酰胺(polyether-block-amide,Pebax)为原料,通过添加曲拉通表面活性剂调控纺丝液性质,制备了新型Pebax纳米纤维空气过滤膜,并系统探究了该滤膜的特性和空气过滤性能.结果表明:该Pebax纳米纤维的平均直径为(129±31)nm,在5.3 cm/s的风速测试条件下,对0.3μm空气颗粒物(PM_(0.3))的过滤效率高达98.37%,过滤阻力为100.67 Pa;该Pebax纳米纤维膜对细颗粒物的去除以物理过滤机制为主,即使经高低温老化处理后,过滤效率仅下降1.13个百分点;耐酸性腐蚀试验进一步验证了该Pebax纳米纤维膜具有良好的过滤稳定性.该静电纺Pebax纳米纤维膜可用于化工厂、燃煤电厂等产生的高温、酸性尾气中细颗粒物的过滤去除,具有良好的应用前景.