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静电纺丝技术旋转3D纳米纤维结构的方法有哪些

经验技巧    2021-09-18 13:44

掌握静电纺丝技术旋转3D纳米纤维结构的方法,便可以制备出任何带有扭曲需求的3D纳米材料,你了解这些方法么?

纳米纤维静电纺丝技术发展日新月异,3D纳米纤维材料需求持续增长,不过市场对3D纳米纤维结构要求也更加多样化了,如利用静电纺丝技术重塑3D纳米纤维结构,获取弯曲的纤维等。旋转3D纳米纤维结构自然成了研究的焦点。那么旋转3D纳米纤维结构的方法有哪些呢?

静电纺丝技术旋转3D纳米纤维结构的方法

通常情况下,旋转3D纳米纤维结构有两种方法,一种方法是低表面张力溶剂控制法;另一种是液体流动纱线法。具体内容如下所示:

1.所谓低表面张力溶剂控制法,即在低表面张力溶剂上收集纤维,使得纤维在沉积时沉入液体表面下方,旋转一层薄薄的纳米纤维并将其压碎,这样便可以得到3D纳米纤维旋转后的结构,相对而言,这种方法比较简单。

2.液体流动纱线法

这种方法是指在标准的静电纺丝装置中,利用水的流体作为纳米纤维收集的基地,待纳米纤维沉积后进行纤维结构重塑。调控这种液体流动的动态系统,使其不引起纤维断裂,从而可以得到连续的3D纳米纤维结构。

 

静电纺丝3D纳米纤维材料

 

捻纱制造设置示意图

底部:具有高纤维排列的扭曲纳米纤维纱线,在(a)3米/分钟和(b)4.5米/分钟的速度下(Maryam Yousefzadeh等人,Polym.Eng.Sci.2010;©John Wiley& Sons,Inc。)。

2.1液体流动纱线法需要注意以下方面:

(1)含有水的纤维沉积池需要具有足够大的表面积以捕获纳米纤维,需要进水口和出水口以保持水在整个纤维沉积中流动;

(2)在静电纺丝液体流动纺纱最基本的设置中,移动的水仅用于将沉积的纤维输送离开收集点。来自集水盆的水不断地流过边缘并再循环回到集水盆。当水流过边缘时,沉积的纤维也被带到盆的边缘,在那里它从水面上抬起并进入收集线轴。在将纤维网从水中提起时,水的表面张力将使网状物塌陷成束。

(3)代替水流过纤维沉积池的边缘,可以在该盆的底部形成孔,使得可以通过排水产生涡流。排出的水将巩固并拉动沉积的纳米纤维以形成纱线。使用此设置可以收集连续的纳米纤维纱线,速度可达90米/分钟。

(4)最重要的一点是:储存器表面上的纤维沉积速率必须足够高,使得固结的纳米纤维纱线具有足以承受拉伸过程的强度。

(5)由于水的存在,液体流动纱线法需要干燥纱线,同时需要额外护理。

2.2液体流动纱线法显著优点

液体流动纱线法使用水作为工作基质,具有显著的优点,如:纳米纤维可能通过水面上的移动而定向;纳米纤维与水表面之间的粘附力足够弱,使得当其通过水运输时可以保持纤维完整性。

综上所述,静电纺丝技术旋转3D纳米纤维结构并不难,熟练操作制备旋转3D纳米纤维结构方法,便可以获取3D纳米纤维理想中的扭曲效果。

欲了解更多,请点击静电纺丝喷射启动介绍。