如今,納米科技是關注度較高的前沿技術之一,納米技術也飛速發(fā)展,納米材料因其具有獨特的性質和性能成為了高性能材料的研究熱門方向;納米纖維因其高比表面積,孔隙率,柔性等特點在能源材料,醫(yī)學敷料,仿生皮膚和傳感器等領域得到廣泛應用。納米纖維的制備技術也獲得了很大的發(fā)展,微納米纖維制備不再局限于一種方法。溶液噴射紡絲制備微納米纖維技術因為其工藝簡單,對前驅體溶液的寬容性,獲得了一定了關注。本文在第二章介紹了溶液噴射紡絲的原理和機理,并組裝了溶液噴射紡絲裝置,采用多種高分子聚合物為對象,探索研究了溶液噴射紡絲制備納米纖維過程中相關因素對纖維形貌的影響。通過觀察纖維形貌可知:前驅體溶液在高速氣流的剪切和牽引拉伸下在噴嘴口和接收裝置之間分流細化,溶劑揮發(fā)固化成纖維。這個過程非常復雜,各個因素相互影響作用,前驅體溶液的濃度,紡絲距離,推進速率,溶劑的選擇都有一定的影響。第三章是根據(jù)在溶液噴射紡絲工藝探究的過程中確定了溶液噴射紡PVDF納米纖維膜的合適溶劑比和濃度。利用溶液噴射紡絲技術制備了納米發(fā)電機的核心部位。同時,選擇PVA/PEDOT:PSS導電復合納米纖維膜和鋁箔作為電極,證明了納米發(fā)電機的電極... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

靜電紡絲原理圖[48]

青島大學碩士學位論文5圖1.3不同溶劑下20%（w/v）PS溶液獲得納米纖維的SEM：（a）THF,（b）CHCl3,（c）DMF，紡絲電壓為15kV，紡絲距離為10cm，推進速率為1mlh-1[51]。不同粘度溶液制備納米纖維的SEM形貌:（d）74cps,（e）289cps,（f）527cps[49]。傳統(tǒng)的靜電紡聚合物納米纖維有聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚醋酸乙烯酯（PVA）等[49，51]。除了單組分納米纖維外，還可以通過靜電紡絲制備含有聚合物和其他組分的復合納米纖維，如金屬、金屬氧化物、陶瓷和碳材料[52，53]等。利用混合溶液或多通道靜電紡絲方法可以制備混合納米纖維。多組分電紡納米纖維的發(fā)展使納米纖維的組成、結構和功能多樣化，核殼納米纖維是由同軸噴嘴制備的一種納米纖維[15，54]。通常，靜電紡納米纖維被收集成隨機排列結構的非織造膜，通過優(yōu)化靜電紡絲設備（例如：收集極的運動和電場的方向），可以將納米纖維排列在兩個平行的緊密間隔的襯底上，或者通過高速旋轉的滾筒收集納米纖維（如圖1.4所示）[55-57]。盡管靜電紡絲有很多優(yōu)點，但這項技術仍面臨許多挑戰(zhàn)。由于靜電紡絲的驅動力是電場力，所以在靜電紡絲設備中高壓是必須的，是危險的來源之一。在多針靜電紡絲的情況下，平行針頭之間的電場相互影響，難以集成。此外，盡管與傳統(tǒng)的生產方法相比，靜電紡絲具有很高的工業(yè)生產特點，但其纖維生產效率較低，這是該技術的最大局限性[58]。靜電紡絲中溶劑的介電常數(shù)要求，阻礙了高鹽溶液的利用靜電紡絲技術制備[59]，為了進一步改進納米纖維紡絲技術，需要采用其他方法來制備這些材料。

青島大學碩士學位論文6圖1.4幾種電紡支架形成各種纖維組件的原理圖:（a）旋轉的滾筒,（b）平行電極,（c）旋轉線型滾筒收集器,（d）金屬線纏繞在滾筒上,（e）滾筒在刀行電極上，（f）刀形電極,（g）磁盤收集器,（h）四面對立電極,（i）滾筒內有一個大頭針,（j）刀形電極放置一排,（k）環(huán)收集器平行放置,（l）多針頭[60]。1.3.2溶液噴射紡絲技術溶液噴射紡絲（簡稱“SBS”）是一種以高速氣體為驅動力，而不是以高電場為驅動力的纖維生產技術。它不像靜電紡絲那樣受到廣泛關注，與靜電紡絲相比，溶液噴射紡絲的工作量明顯減少。如圖1.5所示，該設備還包括三個部分，一個高速氣體供應，一個噴嘴，和一個收集器[29]。噴嘴是同心的，前驅體溶液由推進泵送入內噴絲管，而恒定的高速氣流由外噴嘴噴出[35，37]。根據(jù)流體力學原理，壓力的變化轉化為噴嘴尖端的動能，產生一種推動前驅體溶液加速的驅動力。高速氣體還會形成氣體-溶液界面的剪切，使內部溶液噴嘴變形為錐形。前驅溶液被加速的氣體拖拽，拉長成和泰勒錐類似的幾何形狀，從噴嘴飛向空中。在飛行過程中，由于高的表面體積比，溶液射線的溶劑迅速蒸發(fā)，在附著到基板之前形成了納米纖維。氣體壓力大小對形成纖維的直徑有顯著的影響。通常，較高的氣流速度會產生較細的納米纖維。在氣流速度和溶液推進速率之間有一個平衡，這是成功的噴射紡絲所必需的[61]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]靜電復印紙用于噴墨打印的品質控制和工藝改善[J]. 陳國平,李長榮.  中華紙業(yè). 2010(04)
[2]納米纖維及其制造方法[J]. 王德誠.  合成纖維工業(yè). 2004(01)
[3]聚偏氟乙烯取向膜在拉伸過程中的晶相變化[J]. 趙勇,陳曄,楊德才.  應用化學. 1993(02)



本文編號：3402895