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静电纺丝可创造出空气过滤理想材料

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静电纺丝可创造出空气过滤理想材料

发布日期:2018-10-17 作者: 点击:

转载自纳米纤维及其应用


最近,来自俄罗斯科学院理论与实验生物研究所的一个研究小组利用直径小于15 nm的聚酰胺纤维制成了一种过滤性能和光学性能均优于其他同类材料的超轻织物,可以明显提升其空气净化效果。

据称,这种材料不仅满足轻量化要求——重量仅10~20 mg/m2,其光学效果更可以与玻璃相媲美,透光率达95%。同时,空气过滤性好,气流阻力低,对直径0.2~0.3μm粒子的过滤效率高达98%。

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那究竟是什么让这种材料能够达到如此理想的效果呢?关键在于该研究小组对静电纺丝的技术改进:在电场作用下,溶解聚合物通过特殊的喷嘴喷向特定的目标,而另一方向上是已经过电喷雾处理过的乙醇。聚合物和酒精离子彼此带有相反的电荷,当它们在空中相撞时便能够紧密结合,形成超薄的静电纺丝纳米纤维薄膜。不同于在固体导电衬底上获得纳米聚合物,该新的技术在过滤器的导电聚碳酸酯基底上设有一个55mm的孔洞 ,可以吸引形成的纤维降落到表面。

针头式静电纺丝

一般针头式静电纺丝基本装置主要包括高压电源、喷丝(针)头和接收装置3个部分。技术原理主要是利用高压静电场激发聚合物,使其表面产生大量静电电荷,在静电斥力的作用下,聚合物液滴形成射流通过针头喷出,聚合物加速拉伸而细化,最后固化冷却形成纳米级超细纤维,复合在基材上。美国Donaldson公司的Ultra-Web纳米纤维是产业化的针头式静电纺丝的代表产品。

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针头式静电纺丝基本装置

多针头静电纺丝

由于单针头式纺丝设备生产效率偏低,所以采取了多针头设计,使得产量提高,效率也跟着提高,佛山轻子精密测控技术有限公司生产出了世界首台用于工业化的纳米纤维静电纺丝机——QZNT-MF01AP-660。QZNT-MF01AP-660提供一种能解决直径可控,操作简单方便。安全高效的静电纺丝装置。

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佛山轻子的QZNT-MF01AP-660生产设备

除此之外,新的聚合物纳米纤维的成形工艺不断涌现,一些较为成熟的技术也都完成了商业化运行,如:溶液喷射纺丝(Solution Blow Spinning)、强力纺丝(forcespinning)、电喷法(electroblowing)纺丝、离心纺丝、液体剪切纺丝等。

离心纺纳米纤维技术

美国科学家已经利用喷枪原理制造出可以喷射并贴合伤口的纳米纤维技术

静电纺纳米纤维就已经被应用于工业生产。发展至今,纳米纺丝技术已经经历了针头式、多喷头式和无针头式3个阶段。除此之外,各种新技术新、新工艺也层出不穷。

这些新技术的不断发展,必将为纳米纤维行业注入了新鲜血液,改变我们的生活。可以说,纳米纤维及这项技术本身所形成的市场并不是最终市场,它具有非常强的带动性和使能性。展望未来,相信纳米纤维技术将推动许多行业的设计准则、装备和系统的变革,并使其增加价值。

 

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