什么是靜電紡絲法？

靜電紡絲法的主要特點(diǎn)是將各種材料（主要是聚合物）紡成納米纖維形狀，另外還具有纖維形狀的控制相對(duì)容易的特點(diǎn)。             

目前為止實(shí)現(xiàn)了用以下材料來(lái)進(jìn)行靜電紡絲實(shí)驗(yàn)。（見(jiàn)圖1）

?工業(yè)熱塑性聚合物             

?可生物降解聚合物             

?聚合物混合物             

?與無(wú)機(jī)化合物混合的復(fù)合材料

圖1

靜電紡絲法通常使用材料溶解于溶劑中的溶液作為紡絲材料。

近年來(lái)，氧化鋁、氧化鋯、鈦氧化物、鋯鈦酸鉛等陶瓷納米纖維的紡絲實(shí)例頻頻出現(xiàn)。

靜電紡絲系統(tǒng)，如圖1所示，由高壓電源、聚合物溶液、注射器、噴頭和接地收集器組成。聚合物溶液將以恒定的速度從注射器中推出至噴頭上。

在噴頭上施加20kv至40kv的高壓，當(dāng)電吸引超過(guò)聚合物溶液的表面張力時(shí)，聚合物溶液噴射器將注向收集器。射流中的溶劑逐漸揮發(fā)，當(dāng)?shù)竭_(dá)收集器時(shí)，射流將降低到納米級(jí)。

紡制出的納米纖維會(huì)形成如圖2所示的膜。

纖維的取向性取決于收集器。            

納米纖維膜的單位體積的總表面積比微米級(jí)纖維膜會(huì)大很多。

圖2

因此，納米纖維通過(guò)化學(xué)或物理改性獲得了未有的特性，并有望在各個(gè)領(lǐng)域得到新的應(yīng)用。

如圖3所示，即使用同一種聚合物紡絲，也可以通過(guò)改變紡絲參數(shù)來(lái)制備不同形狀的纖維，如表面光滑的纖維、珠狀纖維和多孔纖維等。             

靜電紡絲的參數(shù)一般分為三組：溶液特性、紡絲環(huán)境和紡絲條件。

Solution Characteristics

?溶液濃度             

?粘度             

?導(dǎo)電性             

?彈性            

?表面張力

Spinning Environment

?環(huán)境溫度             

?濕度             

?大氣壓

Spinning Conditions

?施加電壓             

?溶液噴出量             

?噴頭和收集器之間的距離            

?收集器的旋轉(zhuǎn)速度

如上靜電紡絲法影響納米纖維形狀的參數(shù)

如何組合這些參數(shù)是技術(shù)訣竅的關(guān)鍵所在

找到所需形狀的納米纖維的最佳紡絲條件，是最困難也是最花費(fèi)時(shí)間的。

雖然花了很多時(shí)間來(lái)尋找這些參數(shù)和纖維形狀之間的相關(guān)性，但近年來(lái)其關(guān)聯(lián)性變得越來(lái)越清晰。

紡絲溶液的聚合物濃度顯然是控制聚合物纖維直徑的最重要因素。另外，收集器的設(shè)計(jì)對(duì)于控制纖維的取向也是重要的。

用碟式收集器制成的高速取向納米纖維樣品如圖5所示。有幾個(gè)重要的參數(shù)需要控制，如纖維直徑，表面形狀和方向。