纳米纤维的技术发展和应用.doc

纳米纤维的技术发展和应用 王时博 （江南大学 纺织工程0701班，江苏无锡，214122） 摘　要 本文简单介绍了纳米纤维的定义、特点和应用，，(如:静电纺丝法、复合纺丝法和分子喷丝板法) 的改进以及新兴的生物合成法和化学合成法。 关键词 纳米纤维，，，，， Technology Development and Application of Nanofibers Wang Shibo (Jiangnan University textile engineering 0701 class ,Wuxi,Jiangsu 214122,China) Abstract The conception ,character and application of nanofiber are introduced in this paper. Both the traditional preparation ,such as ,electrospinning ,sea island bycomponent spinning , molecular spinneret spinning , and new biosynthesis, chemical synthesis are also discussed in detail. Keywords nanofiber , technology , development , biosynthesis , chemical synthesis, application and prospect 1 　前言 　 随着纳米材料技术的飞速发展，，2 个概念:一是严格意义上的纳米纤维，，100 nm的纤维。另一概念是将纳米微粒填充到纤维中，，， 2 　纳米纤维制备技术的进展 2. 1 　静电纺丝法[1～4] 静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。这一技术的核心，，，， 目前电纺技术已经用于几十种不同的高分子，， :聚酯、尼龙、聚乙烯醇等柔性高分子的电纺。此外，(DNA) 等生物大分子也进行过电纺实验。尽管所用的材料十分广泛，，，40 nm～2μm ，10 nm～10μm 的数量级， 电纺纤维最主要的特点是所得纤维的直径较细，，，:第一，，;第二，，;第三，，， 目前对电纺进行改进可以提高其产量，;另一种改变使电纺流体带电荷的方法是等离子放电法或电荷直接注入法，，50 ml/ s ， 2. 2 　复合纺丝法[1] 将复合纺丝法生产的超细纤维推向极至，，Hills 公司的超微细旦纺丝技术，900 个岛，，，0. 0011 dtex 的纳米纤维(约100 nm) ， 2. 3 　分子喷丝板法[2] 分子喷丝板由含盘状物构成的柱形有机分子结构的膜组成，，，，， 3 　生物合成法 实际上，，，，，， 3. 1 　蜘蛛丝[1] 较细的蜘蛛丝直径只有100 nm 的数量级，，，，Kevlar 纤维。蜘蛛丝优异的力学性能源于其链状分子的特殊的取向和结晶结构。晶粒尺寸为2 nm ×5 nm×7 nm 的微晶体分散在蜘蛛丝无定形蛋白质基质中起到了极好的增强作用。 2002 年1 月， Nexia 生物技术公司(NXB) 与美国陆军战士生物化学指挥部( SBC2COM) 的科学家合作，，，， 表1 　人造蜘蛛丝与天然蜘蛛丝力学性能的比较[1] 样品 拉伸介质 拉伸比 韧性 （???????） （???????） ??? 强度（???????） ????? M/ W 5 0.789 37.7 59.6 1.68 ?????样品2 M/ W 5 0.750 97.5 43.4 1.99 ?????样品3 M 4 0.569 55，7 45.0 1.59 空气 不详 0. 5～1. 2 34～67 19～30 6.2～9.7 　　注: ①ADF23 为十字圆蛛(araneus diadematus) 重组蛋白质所纺的纤维。 ②M 代表70 %～80 %甲醇，W 3. 2 　细菌纤维素 近年来出现了一个正在受到材料科学界关注的新成员，(Acetobacter xylinum ，Ax) 等菌类产生的细菌纤维素(简称BC) 。1886年Brown 最先对细菌纤维素的形成过程和形态做了报道。Ax 菌细胞壁侧有一列50 个～80 个轴向排列的小孔，2 ×105 个葡萄糖分子以β21 ，42，1. 78 nm 的纤维素微纤丝(cellulose microfibrils) ，3 nm～4 nm 的微纤丝束(bundle) 。微纤丝束进一步伸长，，( ribbon) ，[5～7] 。 图1 　纳米细菌纤维的SEM 照片 Ax 菌在细胞分裂过程中，，，，，;二是细菌纤维素不同于植物纤维素，，，，，60 倍～70