靜電紡有序納米纖維的方法與裝置

王廣耀,劉桂陽,周 媛

(江蘇工程職業技術學院,江蘇 南通 226006)

靜電紡絲技術原理是帶電荷的高聚物液滴在高壓電場內從溶液端噴出射流,在電場力作用下射流被牽引、沉積到另一個接收面上,開始的射流經電場力拉伸和溶劑揮發而固化被加工成納米纖維。有序納米纖維的應用范圍十分廣泛,如應用在醫學上的人體內生物膜過濾、細胞修復培養、藥物緩釋等領域,工業上可用于各種環境、裝置內的過濾,如電池隔膜等,也因為其本身的納米效應,應用前景十分光明。靜電紡絲裝置的基本組成部分包括:高壓電源、噴頭(內徑0.5～1 mm)、送液裝置、接收裝置。要想通過靜電紡絲獲得有序納米纖維,需要在此基礎上對收集裝置做一些改良。

1 高速旋轉引導法收集有序納米纖維

使用滾筒收集有序納米纖維是最常見的靜電紡絲接收裝置,Wang等[1]用高速轉動滾筒收集有序PVDF納米纖維(圖1(a)),當纖維噴射速度和滾筒轉速一致時,收集到的納米纖維高度有序。Nguyen等[2]同樣將旋轉滾筒作為收集裝置,也是通過將滾筒的旋轉速度和纖維的噴射速度設定得相接近,并且在滾筒上放2片沿滾筒弧度彎曲的聚酰亞胺薄膜(圖1(b)),這2片薄膜有助于重新定向由收集器旋轉產生的氣流,并減少空氣運動對射流路徑的干擾,由介電材料制成的2片膜將電場聚焦在它們之間的間隙上,使射流搭在2個薄片之間,可收集到高度有序的納米纖維。與前者不同,Li等[3]采用的是邊緣尖銳的金屬圓盤作為收集裝置(圖1(c)),當圓盤的旋轉速度與射流的噴射速度相近時,利用圓盤邊緣窄,收集的有序纖維排列更加緊密,取向度進一步提高。……