电纺纤维通常以非织造膜的形式使用,此外,非织造电纺膜也常用于多种应用。随着研究的进展,研究人员提出了多种制造具有三维块体结构的电纺纤维的方法。在大量纤维状结构或泡沫内由于纤维之间的缠结形成大空隙和高孔隙率,这使它具有极低的密度。这种三维块体结构的电纺纤维除了用作植入式支架外,研究人员开始考察其性能以用于其他应用。
经常研究的电纺泡沫是通过将长的连续电纺纤维切成短股纤维,然后冷冻干燥最终得到块状泡沫结构来制备的。通过将膜切成方块(1厘米×1厘米),随后置于液体介质中使其均匀化,形成可以冷冻干燥成泡沫结构的短纳米纤维悬浮液的浆液。其中,大孔隙的尺寸可以通过调整冷冻干燥条件来控制。制备冷冻干燥块体纤维结构的其他方法涉及使用流动水作为收集器[参见薄层3D膜和水涡流]。尽管这些方法不需要将纤维切成较短的纤维线并均匀化,但它们的密度和孔隙率尚未得到充分表征。
3D nanofiber scaffold made out of nonwoven membrane
超低密度的冷冻干燥泡沫可与气凝胶相媲美。Si等人(2014)使用聚丙烯腈/苯并恶嗪(PAN/BA-a)电纺纤维和SiO2电纺纤维的混合物制成泡沫,其最低密度为0.12mg/cm3,孔隙率为99.992%。泡沫材料具有良好的隔热性能,导热系数为0.026Wm-1K-1,与周围环境中的空气接近,这种良好的绝缘性能归因于其高孔隙率。
作为多孔泡沫,电纺纤维泡沫也可以用作吸声材料。 电纺PAN / BA-a和SiO2纳米纤维泡沫的吸声系数大于3M Thinsulate在100-6300 Hz频率范围内的吸收系数[Si et al 2014]。
此外,研究还发现电纺泡沫可用于油包水乳液分离。在电纺膜中,如果使用的材料是疏水性的,则表面水接触角会增加。Si等人研究表明,电纺PAN / BA-a和SiO2纳米纤维泡沫表现出高水接触角和超亲油性。当上面附有水滴时,泡沫很容易让油透过。同时,Duan等人(2015年)也表明,他们制备的电纺丙烯酸甲酯共聚物泡沫能够选择性吸收油包水混合物中的油。
通过泡沫结构内的大孔和微孔的组合,它也可以用作深度过滤器。Deuber等(2016)使用短纳米纤维悬浮液和经过冷冻干燥来构造海绵,其包含来自冷冻干燥的大孔和纳米纤维之间的微孔。他们的初步研究表明,当大孔从122.6 μm减小到15.2 μm时,过滤效率从91%增加到99.96%。然而,穿过具有不同大孔尺寸的海绵的穿透粒度(MPPS)保持在134至202 nm之间。