SiO2納米纖維膜的電紡制備及結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化

宋一龍，趙 芳，李志尊，黃紅軍

(陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)，石家莊 050003)

0 引 言

隔熱材料能夠有效阻斷不同環(huán)境之間的熱量傳遞，是提高能量利用效率、緩解世界能源危機(jī)的重要手段。特別是以SiO2氣凝膠為代表的新型高效隔熱材料，具有容重小、耐腐蝕、熱導(dǎo)率低和高度絕緣等特點(diǎn)，在建筑保溫、熱電池和航空航天等軍事和民用領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景[1-3]。但是陶瓷材料固有的強(qiáng)度低、脆性大等缺陷，也限制了它在工程上的進(jìn)一步應(yīng)用。

與塊狀材料相比，一維納米材料具有室溫超塑性和極高的楊氏模量[4]，能夠賦予材料很好的柔韌性，因而受到了廣泛的關(guān)注。特別是一維納米尺度的SiO2材料，在光、電、磁、熱以及力學(xué)等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能[5]。一維納米材料的制備方法主要有熔融紡絲法[6]、浸漬法[7]、化學(xué)合成法[8]和靜電紡絲法[9]等。其中，靜電紡絲法因其操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是制備連續(xù)型一維納米材料最有效的方法[10]。目前，結(jié)合溶膠凝膠技術(shù)和熱處理工藝，該方法已成功實(shí)現(xiàn)多種功能化SiO2陶瓷纖維的制備。例如，具有優(yōu)良隔熱性能的SiO2納米纖維氈[11]、應(yīng)用于分離領(lǐng)域的親水疏油型SiO2納米纖維網(wǎng)[12]以及用作增強(qiáng)材料的高韌性SiO2納米纖維[13]等，這些功能的發(fā)揮都有賴于纖維良好的微觀形貌和結(jié)構(gòu)。但是以往對(duì)SiO2納米纖維的制備研究多集中于紡絲電壓、距離等工藝條件上[14]，忽視了體系中熱處理等物理化學(xué)過(guò)程對(duì)纖維微觀形貌結(jié)構(gòu)的影響。

本研究利用靜電紡絲法結(jié)合后期熱處理工藝制備了具有良好微觀形貌和力學(xué)性能的連續(xù)型SiO2納米纖維膜。……