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综述:电纺纳米纤维自清洁表面最新研究进展
2018/6/21 14:30:10 admin

  自洁性能在减少建筑物墙壁或其他结构表面清洗周期或重涂频率方面具有很大的用途,此外,还具有其他潜在应用包括纺织品和面料。自洁表面最常用的两个概念是超疏水性和光催化作用,并且这两个概念都已经通过电纺纤维进行了测试。

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  超疏水自洁的概念来源于一个假设,即水滴沿着超疏水表面向下滚动会吸附污垢并被冲走。对于被认为是超疏水性的表面,其应该具有大于150°的静态角度,并且接触角滞后(CAH)小于10°。

  一些研究已经制备了具有超疏水性的静电纺丝表面,这种超疏水性质来自于表面纹理和所用材料的组合。一个关于静电纺丝表面有趣结果是,不表现超疏水性的材料可以通过电纺构建成具有超疏水性的光滑膜。Al-Qadh等人(2015年)采用静电纺丝技术制备了超疏水性和自清洁性聚砜无纺布。与其他研究一致,具有珠子或珠状纤维表面可以获得超过150°的接触角。随着形态转变成纤维状,表面接触角减小到约130°,珠和珠状纤维表现出更大的表面接触角,但其机械强度比光滑纤维低得多。此外,还有其他增加电纺纤维表面接触角的方法,如通过选择材料,使用溶剂和控制静电纺丝环境,可制备出表面具有凹坑和孔隙的纤维。与光滑表面纤维相比,这些表面纹理化纤维通常表现出更高的表面接触角。使用THF/DMF重量比为2/2和1/3和30wt%的聚苯乙烯(PS)溶液浓度,可以电纺出具有许多均匀分布的凹坑和凹槽的纤维,其水接触角为158°和1607deg。对于具有较高水接触角的非织造膜,滚降角为8°,因此满足超疏水性的标准[Miyauchi等,2006]。

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Self-cleaning surface of superhydrophobic waterplant.

  另一个自清洁的概念涉及使用光催化材料,通过污渍的降解实现自我清洁。由于光催化性质,无机材料如TiO2通常用于这种应用。 Bedford和Steckl(2010)进行了一项研究,比较了将二氧化钛加入电纺乙酸纤维素(CA)纤维的不同方法。掺杂方法是通过浸渍得到的表面包覆纤维,核(CA)鞘(TiO2/CA共混物)纤维和核(CA)鞘(仅TiO2)纤维。通过蓝染料染色的降解来测试其自洁性能,结果表明只有静电纺丝核(CA)鞘(仅TiO2)纤维在24小时内完全降解蓝色染料。对于CA纤维表面涂覆的TiO2,染色剂的降解仅为初始浓度的20%。对于具有TiO2 / CA共混物鞘的核鞘纤维,降解速率显着低于仅有TiO2的核-鞘纤维,这可能是由于CA涂覆的TiO2颗粒降低了其在污渍上的光催化效果。

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