納米蛛網(wǎng)纖維材料的可控構(gòu)筑與應(yīng)用

編號(hào)：NMJS06887

篇名：納米蛛網(wǎng)纖維材料的可控構(gòu)筑與應(yīng)用

作者：劉兆麟

關(guān)鍵詞： 納米蛛網(wǎng) 形態(tài)特征 成形機(jī)理 結(jié)構(gòu)調(diào)控 特效應(yīng)用

機(jī)構(gòu)： 河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院

摘要： 靜電紡絲技術(shù)以可紡原料廣泛、工藝調(diào)控靈活、紡絲成本低廉等優(yōu)點(diǎn),已成為有效制備納米纖維材料的重要方法之一。常規(guī)靜電紡纖維的直徑大多分布在100~500nm之間,只屬于納米級(jí)纖維,并非真正的納米材料,而僅當(dāng)纖維的直徑低于50nm時(shí)其才具有顯著的納米效應(yīng)。但就現(xiàn)有靜電紡絲技術(shù)而言,難以實(shí)現(xiàn)50nm以下納米纖維的宏量制備,從而制約了其進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)用。納米蛛網(wǎng)纖維是在靜電紡絲過(guò)程中偶然獲得的一種新型二維網(wǎng)狀材料,其以常規(guī)靜電紡纖維為支架,具有類(lèi)似蜘蛛網(wǎng)、肥皂泡的六邊形網(wǎng)孔結(jié)構(gòu),網(wǎng)狀纖維直徑可達(dá)5~50nm,較常規(guī)電紡纖維低一個(gè)數(shù)量級(jí)。納米蛛網(wǎng)不僅具備普通納米纖維的優(yōu)點(diǎn),還展現(xiàn)出以下四方面特性:(1)超細(xì)的蛛網(wǎng)直徑;(2)極高的孔隙率和多尺度的孔徑分布;(3)穩(wěn)定的Steiner最小樹(shù)網(wǎng)孔結(jié)構(gòu);(4)可控的蛛網(wǎng)覆蓋率。納米蛛網(wǎng)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)引起了研究者的廣泛關(guān)注,已成為近年來(lái)納米材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前,研究者制備出了以聚酰胺6(PA6)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚氨酯(PU)、殼聚糖(CS)、卵磷脂等為聚合物模板的一系列納米蛛網(wǎng)纖維材料,并提出了離子誘導(dǎo)纖維分裂成形、分子間氫鍵成形、次級(jí)射流纏繞成形、帶電小液滴相分離成形等四種納米蛛網(wǎng)成形機(jī)制。然而,納米蛛網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控十分復(fù)雜,對(duì)紡絲液本征屬性(濃度、電導(dǎo)率、表面張力、溶劑組成)、加工參數(shù)(電壓、接收距離)和環(huán)境因素(溫度、相對(duì)濕度)具有高度敏感性和依賴(lài)性,導(dǎo)致實(shí)際紡絲過(guò)程中能否形成蛛網(wǎng)仍存在較大的偶然性;另一方面,有關(guān)納米蛛網(wǎng)成形理論尚無(wú)統(tǒng)一而明確的機(jī)制。因此,需要對(duì)該材料進(jìn)行全面的總結(jié)與分析,以期推動(dòng)納米蛛網(wǎng)纖維的可控構(gòu)筑與深度開(kāi)發(fā)。本文闡述了納米蛛網(wǎng)的基本特征,探討了納米蛛網(wǎng)形態(tài)生�