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Scientific Reports:聚乙烯醇-聚二甲硅氧烷-硬脂酸电

生物医学    2021-09-18 16:55

电纺丝是一种用于制备超薄纳米纤维垫简单且多功能的方法,可以使纳米技术用于多种应用。通过合理地制备纺丝溶液,可以制备出具有理想性能的复合纳米纤维毡。然而,一些非常理想的材料,如聚二甲基硅氧烷(PDMS)极难进行电纺,PDMS是一种具有高透明、生物相容性、化学惰性、不可燃性和无毒的弹性体,在生物、微流体储能设备、传感器等领域有着广泛的应用。在大多数应用中,PDMS以连续膜或微流体通道的形式使用。由于传统纤维制造技术在制备PDMS纤维方面存在困难,因此,关于PDMS纤维的研究工作非常有限。能够成功地控制和平衡纺丝垫的亲水性和亲油性的方法将是生产选择性渗透膜的理想方法。硬脂酸在相对易接近的温度下具有较高的熔化焓,因此常被用作储能领域的相变材料(PCM)。硬脂酸在PVA和PDMS的混合物中不仅可以改善纺丝溶液的混合和同质性,从而产生的垫的质量和机械强度。

近日,研究者报道了一种利用电纺丝技术制备聚乙烯醇(PVA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和硬脂酸(SA)复合纳米纤维垫的简便方法。结果表明,在PVA和SA的预定比例下,为了改善垫层力学性能,PDMS组分从40w%到近80w%不等。通过这种方法,可以控制纳米纤维垫的亲水性/亲油性,对油的选择渗透性优于水,并能成功地过滤油包水乳液中的水。与水相比,由于PDMS的化学性质和膜垫的纳米纤维形态,最佳样品对油显示出优异的选择渗透性,在纳米纤维垫中加入PVA可以控制膜对油和水的相对渗透性。SA的加入不仅有助于改善富含PDMS电纺纳米纤维机垫的机械强度和亲水性/浸润性,而且在用相变材料制备储能材料方面具有潜在的应用前景。相关研究成果以“PVA-PDMS-Stearic acid compositenanofbrous mats with improvedmechanical behavior for selectivefltering applications”为题发表于Scientific Reports


图1. ENCF垫的FE-SEM图像(样品ENCF1,ENCF1.5,ENCF2,ENCF3,ENCF4和ENCF5,从左至右)随着PDMS浓度的增加(41-78%),(a-f)在较低的放大倍数和(g-l)高放大倍数。


图2.(a)ENCF-1,(b)ENCF-3和(c)ENCF-5垫的EDX元素分析图。其中绿点代表氧,青绿点代表Si,红点代表碳。


图3. 顶部图(a-e)(水滴-ENCF接口); 底部(e-j)(硅油滴 - ENCF界面)和(k)各种PDMS的组成对硅油和水的表面润湿性的比较图。


图4. 使用ENCF-3膜过滤富含油的乳液(油包水)(70%)(a)在过滤前和(b)过滤后的光学显微照片。