关于静电纺丝

静电纺丝方法的特点是能够将多种材料（主要是聚合物）纺成纳米纤维形状，并且纤维形状相对容易控制。

至今为止的研究表明，工业热塑性聚合物、可生物降解聚合物、聚合物共混物以及与无机化合物混合的复合材料的纤维皆可通过静电纺丝法纺制。

近年来，报道了许多由氧化铝、氧化锆、氧化钛、锆钛酸铅等制成的陶瓷纳米纤维的生产实例。

通常，在静电纺丝中，将材料溶解在溶剂中的溶液用作纺丝材料。

图1 静电纺丝法的原理

静电纺丝的原理由高压电源、聚合物溶液/储存罐、纺丝喷头和接地集电极组成，如图1所示。

聚合物溶液以恒定的速率从罐中被送入纺丝喷头。

在纺丝喷头处施加10至30 kV的电压，当电吸引力超过聚合物溶液的表面张力时，聚合物溶液的射流被喷射向收集器。此时，射流中的溶剂逐渐蒸发，当到达收集器时，射流尺寸减小至纳米级。

                                                  图2

纺成的纤维形成膜，如图 2 所示。

此时的纤维取向取决于收集器。

据了解，纳米纤维膜单位体积的总表面积远远超过常规微米级纤维膜，具有优异的性能，有望在多种领域得到应用。

                                                                            图3

如图3所示，即使纺制相同的聚合物，通过改变参数的组合，也可以纺制出不同形状的纤维，例如光滑表面纤维、珠状纤维和多孔表面纤维等。

一般来说，与静电纺丝相关的参数大致可分为三组：溶液性质、纺丝环境和外部环境条件（图4）。

                                                        图 4：影响纳米纤维形状的静电纺丝工艺参数

诀窍是如何组合这些参数。

寻找最佳纺丝条件来纺制具有所需形态的纤维是静电纺丝方法中最困难的方面，并且需要很长时间。

到目前为止，人们花了很多时间来弄清楚哪些参数影响纤维形态以及如何影响纤维形态，但趋势现在已经比较清晰了。

例如，要控制聚合物纤维直径，最重要的参数自然是纺丝溶液中的聚合物浓度。此外，收集器的设计对于控制纤维的取向也很重要。

作为示例，图5显示了使用圆盘收集器制备的定向样品。

像这样，

有一些重要的参数需要控制，例如纤维直径、表面形状和方向，具体取决于您想要控制的内容。   

                                                                图5