图 3- 10 静电纺丝产品技术发展路线图
静电纺丝产品在20世纪90年代前应用较少,早在1973年,拜耳公司就提出了将静电纺丝得到的纤维用于过滤材料,杜邦公司在70年代实现了聚丙烯腈的纳米化,但市场需求少并未得到重视,杜邦在1996年提出了将乙烯/羧酸离聚物纤维用于气体过滤,可有效去除直径在0.5-20微米内的颗粒,Donaldson公司在2009年将纳米纤维材料用于空气过滤器,由于纳米纤维的特殊性能使得对空气过滤器的静电去除有显著作用,可见,纳米纤维早起的应用以空气过滤为主。
90年代中后期,美国Akron大学在对静电纺丝展开了大量研究,并先后提出了静电纺丝纳米纤维产品的多个应用方向:1999年,Akron大学将纳米聚合物纤维用于医用敷料及皮肤面膜,用来促进伤口或皮肤的修复及愈合,2003年后,Akron大学提出将催化剂固定在纳米纤维内形成纤维状催化剂固定体系用于化学催化,随后2004年,又将静电纺丝法得到的碳纳米管应用于燃料电池电极、电泳过滤系统、发光二极管导电介质等领域,2008年Akron大学将高酶负载的纳米纤维应用于生物传感器中,2009年,将纳米纤维用作导电聚合物膜;在静电纺丝工艺及产品应用方面,Akron大学有大量的技术储备和技术竞争力。
东丽株式会社在2004年将纳米纤维应用于化妆品、涂料、医疗、电子等多个领域;在电池领域的应用研究相对较晚,代表专利如2004年Akron提出的将纳米纤维应用于燃料电池电极,2011年TOPTEC/信州大学共同研发的纳米纤维电池隔膜,东丽于2016年将纳米纤维用于聚合物电解质燃料电池电极基板,是目前研究的热门领域。
此外,在织物上的应用以韩国FINETEX公司产品为代表,2008年,其将纳米纤维用于织物表面改善织物性能;2014年,东丽株式会社也提出了新的应用方向,将纳米纤维用作换能器即可穿戴传感器。