DOI: 10.1021/acsomega.2c06468

本研究的重点是生产含精细功能粒子的改性复合纳米纤维纱线。为此，专门开发了一种将精细功能颗粒结合到纳米纤维纱线中的装置，确保了改性纱线的连续生产。研究表明，特别设计的设备可有效将精细功能颗粒结合到纳米纤维包装中，从而构建出具有高应用潜力的独特纱线。使用尺寸仅为几十微米的颗粒会导致腔体内颗粒的不均匀流动以及颗粒对复合纱线的不均匀供应。相关测定明确了加入复合纱线的颗粒数量受颗粒浓度和腔室中涡流速度比变化的影响。在测试过程中还发现，复合纳米纤维纱线的机械性能高于所生产的原始纱线。此外，该研究还涉及到半工业化生产的复合烛式过滤器，其可用于处理流体，尤其是空气和水。

图1.纺丝设备。（1）干燥区，（2）卷绕机构，（3）混合设备的位置，（4）纺丝区，和（5）基纱退绕区。

图2.混合设备方案。（A）混合设备：（1）涡流室，（2）底座，（3）盖子，（4）喷射器法兰，（5）盖子，6）滤布，（7）法兰；（B）带有叶轮的混合室；（C）机器内部的混合室。

图3.机器内部的混合设备。（A）位于机器内部的混合装置。（B）带有支撑纱的混合装置的细节。

图4.所制备的PES+PVB+Sorbetin颗粒的细度。绿线表示纯PES纱线的细度。

图5.所制备的PES+PVB+活性炭颗粒的细度。绿线表示纯PES纱线的细度。

图6.所制备的PES+PA6+Sorbetin颗粒的细度，其中以0.25g/l的浓度掺入Sorbetin颗粒。绿线表示纯PES纱线的细度。

图7.所制备的PES+PA6+活性炭颗粒的细度。绿线表示纯PES纱线的细度。

图8.纱线和所制备复合纱线的SEM图像。（A）纱线PES，（B）纱线PES+PVB，（C）纱线PEA+PVB+0.75碳，2000rpm，（D）纱线PES+PVB+0.70碳，3040rpm，和（E）纱线PES+PVB+0.75碳，4720rpm。比例尺200μm。

图9.所制备的含PCL纳米纤维和HAP颗粒的复合外科纱线的细度。绿线表示纯外科纱线的细度。

图10.外科纱线的SEM图像：（A）未掺入颗粒和（B）掺入HAP颗粒。比例尺200μm。

图11.纱线的机械试验。（A）纱线和改性纱线的拉伸试验结果。（B）纱线的最大强度。（C）纱线的最大伸长率。95%置信区间（CI）；****p<0.0001。

图12.包含载体PES纱线、PVB纳米纤维和活性炭颗粒的复合烛式过滤器。

图13.复合纳米纤维纱线的横截面。（A）整根复合纱线的横截面。比例尺200μm。（B）复合纱线的横截面细节图。比例尺100μm。