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几种静电纺制备纳米纤维纱线的方法
2019/11/28 22:19:15 admin

  电纺纳米纤维纱线可用于各种应用,如纺织品、传感器和植入式支架。与用于制造连续纱线的设置相比,制造有限长度的纳米纤维纱线通常需要更简单的设置,而且不需要优化。有限长度纱线的纤维结构、尺寸和分布的控制也更容易,这对于某些应用来说可能是关键的。如同大多数静电纺丝工艺一样,用于制造有限长度纱线的方法可以基于机械手段、电场控制或两者的组合。

  旋转盘收集器是建造纱线的最早方法之一[Theron et al 2001]。这种装置使用高转速和圆盘的刀刃来引导静电纺丝射流在窄边上沉积纤维。在纤维堆积充分的情况下,纱线可能从盘边剥落。纱线的长度受到圆盘周长的限制。为了使纤维对齐,可以增加转速。但是,无限增加转速是不可能的,因为这可能会导致纤维断裂或产生吹动静电纺束的风。

  在不考虑纤维排列的情况下,单个的窄的器将能够引导静电纺丝射流沿着狭窄的长度沉积纤维。从概念上讲,这与使用磁盘收集器类似,但是固定不变。 Liu等人(2008)使用环形收集器来制备短电纺纤维纱线。收集到短的纱线束并观察到纤维随机分布。为了使纤维对齐,使用拉伸试验机拉动收集纱线束。由于纱束相对较短,纤维能够在拉力明显破裂之前对齐。

  为了使纤维排列更好,可以使用平行电极收集器。不使用扁平的导电电极,而是使用刀刃电极,并且将刀刃的长度对齐排列[Teo and Ramakrishna 2005]。这使纤维沉积在的狭窄路径内形成束。但是,由于纤维上存在残留电荷,单个纤维被气隙分开。为了巩固纤维,可以将纤维束浸入水中并提起,水的表面张力使纤维凝聚成紧密排列的纤维束。然而,这种技术的局限性在于纤维束的长度往往很短,约为5cm。在用于产生排列纤维束的刀边平行电极方法的扩展中,Hsu等(2017)使用平行排列的一对锯齿状边缘电极形成多个电纺纤维束跨越间隙。穿过间隙彼此面对的尖锐点产生电场分布,促使静电纺丝喷嘴在尖端之间跳跃。形成多个纤维束跨越间隙。然而,由于较长的持续时间和较粗纤维束的形成扰乱了电场分布,导致纤维排列不好,沉积持续时间被限制在60秒。

  利用平行电极收集器的概念,但是要延长纱线的长度,可以使用锯末端收集器。 Chvojka等(2013)使用定制的锯末端收集器和无表面的静电纺丝沿收集器长度收集纤维。然而,与双平行电极收集器不同,锯末端收集器上的纤维排列不好。尽管如此,它可以收集更长的纳米纤维纱线。

  平行电极收集器的概念也被用来制造卷曲的纱线。在这种设置中,平行电极相互对立的面积较大。通过沿相反方向旋转电极,沉积在电极上的纤维被扭曲。已成功制备了用于传感器的短的卷曲纤维束 [Zheng et al 2015]。

  扭曲纤维纱束的制造也可来自纳米纤维条。 这些条可通过剪切常规静电纺丝制备的较大尺寸的纳米纤维膜获得。 尽管条带是扁平的,但在其端部扭转条带会产生扭曲的纱线束[Zhou等,2012]。 该方法适用于由包含无规取向纤维和取向纤维组成的条带。

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