納米材料前沿--納米纖維靜電紡絲

第1章緒論001

1.1　聚合物納米纖維與靜電紡絲的發(fā)展 002

1.1.1　納米纖維及其制備技術(shù) 003

1.1.2　靜電紡絲技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 005

1.2　聚合物靜電紡絲技術(shù)分類與特點(diǎn) 010

參考文獻(xiàn) 013

第2章聚合物溶液靜電紡絲技術(shù)017

2.1　聚合物溶液靜電紡絲原理 018

2.1.1　泰勒錐 019

2.1.2　閾值（臨界）電壓 019

2.1.3　射流穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)段 020

2.1.4　射流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)段 021

2.1.5　射流直徑的計(jì)算 022

2.1.6　電暈現(xiàn)象 024

2.2　聚合物溶液靜電紡絲材料 025

2.3　聚合物溶液靜電紡絲設(shè)備 027

2.4　聚合物溶液靜電紡絲過(guò)程 032

2.4.1　溶液黏度 033

2.4.2　溶液表面張力和電導(dǎo)率 033

2.4.3　電場(chǎng) 034

2.4.4　收集距離 034

2.4.5　進(jìn)料速率 035

2.4.6　環(huán)境參數(shù) 035

參考文獻(xiàn) 036

第3章聚合物熔體靜電紡絲技術(shù)039

3.1　聚合物熔體靜電紡絲裝置 040

3.2　聚合物熔體微分靜電紡絲的提出 045

3.3　聚合物熔體靜電紡絲材料 049

3.4　聚合物熔體微分靜電紡絲射流間距的理論分析 051

3.4.1　射流間距的定義 051

3.4.2　射流間距分析模型的建立 052

3.4.3　射流間距模型的數(shù)學(xué)分析 053

3.5　聚合物熔體微分靜電紡絲射流間距的實(shí)驗(yàn)研究 058

3.5.1　勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)射流間距的影響 060

3.5.2　最大電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)射流間距的影響 062

3.5.3　熔體黏度對(duì)射流間距的影響 065

3.5.4　進(jìn)給流量對(duì)射流間距的影響 066

3.6　小結(jié) 067

參考文獻(xiàn) 068

第4章聚合物靜電紡絲的模擬分析071

4.1　靜電紡絲建模相關(guān)研究進(jìn)展 072

4.2　熔體靜電紡絲中電場(chǎng)分布規(guī)律 074

4.2.1　有限元模擬方法簡(jiǎn)介 074

4.2.2　電場(chǎng)模型建立與參數(shù)選擇 075

4.2.3　紡絲噴頭對(duì)電場(chǎng)分布規(guī)律的影響 084

4.2.4　不同接收電極的電場(chǎng)模擬和實(shí)驗(yàn)對(duì)比 090

4.2.5　輔助結(jié)構(gòu)對(duì)紡絲電場(chǎng)的影響 094

4.3　拔河效應(yīng)介觀模擬分析 096

4.3.1　耗散粒子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介 097

4.3.2　彈簧系數(shù)對(duì)拔河效應(yīng)的影響 101

4.3.3　聚合物鏈長(zhǎng)對(duì)拔河效應(yīng)的影響 103

4.3.4　聚合物黏度對(duì)拔河效應(yīng)的影響 104

4.4　射流細(xì)化的理論分析 106

4.4.1　模型的建立 106

4.4.2　理論分析 108

參考文獻(xiàn) 112

第5章熔體微分靜電紡絲工藝115

5.1　電場(chǎng) 116

5.1.1　紡絲電壓對(duì)纖維直徑的影響 116

5.1.2　紡絲距離對(duì)纖維直徑的影響 119

5.2　分子量與熔體黏度 121

5.2.1　纖維的制備 122

5.2.2　聚合物分子量對(duì)熔體微分電紡纖維的影響 123

5.3　進(jìn)給流量 127

5.4　氣流輔助工藝 130

5.4.1　氣流輔助裝置 130

5.4.2　氣流速度與纖維直徑的關(guān)系 132

5.5　小結(jié) 133

參考文獻(xiàn) 134

第6章靜電紡絲的工業(yè)化技術(shù)137

6.1　溶液靜電紡絲工業(yè)化技術(shù) 138

6.1.1　多針頭靜電紡絲設(shè)備 138

6.1.2　針多射流靜電紡絲設(shè)備 141

6.2　熔體靜電紡絲工業(yè)化技術(shù) 150

6.2.1　熔體微分靜電紡絲單噴頭設(shè)備 151

6.2.2　熔體微分靜電紡絲4噴頭設(shè)備 156

6.2.3　熔體微分靜電紡絲32噴頭設(shè)備 158

6.2.4　設(shè)備設(shè)計(jì)流程與關(guān)鍵點(diǎn) 163

參考文獻(xiàn) 164

第7章靜電紡絲納米纖維的應(yīng)用研究進(jìn)展167

7.1　靜電紡絲納米纖維在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用 168

7.1.1　高效過(guò)濾 169

7.1.2　催化氧化 170

7.1.3　吸附 172

7.1.4　固定酶及其他 176

7.2　生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 177

7.2.1　藥物緩釋 178

7.2.2　組織工程 180

7.2.3　傷口敷料 183

7.2.4　小結(jié) 184

7.3　靜電紡絲納米纖維在能源領(lǐng)域的應(yīng)用 185

7.3.1　鋰離子電池材料 185

7.3.2　燃料電池材料 188

7.3.3　超級(jí)電容器材料 189

參考文獻(xiàn) 190

第8章靜電紡絲納米捻線199

8.1　概述 200

8.2　納米纖維捻線的制備方法 201

8.3　展望 208

參考文獻(xiàn) 208

第9章聚合物納米纖維靜電紡絲技術(shù)的未來(lái)211

索引 214

本書依據(jù)作者研究團(tuán)隊(duì)的聚合物熔體微分靜電紡絲技術(shù)以及國(guó)內(nèi)外納米纖維靜電紡絲的新研究進(jìn)展，從工藝的角度出發(fā)，著重介紹了熔體靜電紡絲技術(shù)的原理、模擬分析及工藝進(jìn)展，并介紹了熔體靜電紡絲的工業(yè)化技術(shù)及應(yīng)用，后對(duì)聚合物納米靜電紡絲技術(shù)的未來(lái)進(jìn)行了展望。

本書可供從事納米纖維靜電紡絲及其相關(guān)領(lǐng)域研究的人員及高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生參考使用。

本書依據(jù)作者研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的聚合物熔體微分靜電紡絲技術(shù)以及國(guó)內(nèi)外納米纖維靜電紡絲的最新研究進(jìn)展，從工藝的角度出發(fā)，著重介紹了熔體靜電紡絲技術(shù)的原理、模擬分析及工藝進(jìn)展，并介紹了熔體靜電紡絲的工業(yè)化技術(shù)及應(yīng)用，最后對(duì)聚合物納米靜電紡絲技術(shù)的未來(lái)進(jìn)行了展望。

本書可供從事納米纖維靜電紡絲及其相關(guān)領(lǐng)域研究的人員及高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生參考使用。

《靜電紡絲與納米纖維》以靜電紡絲技術(shù)的理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)介紹了靜電紡納米纖維的種類與結(jié)構(gòu)、功能化應(yīng)用及批量化制造。內(nèi)容涉及靜電紡絲技術(shù)的起源、發(fā)展以及基本原理；靜電紡納米纖維的種類、結(jié)構(gòu)、測(cè)試技術(shù)、表面功能化修飾技術(shù)；靜電紡納米纖維在生物醫(yī)學(xué)、過(guò)濾、個(gè)體防護(hù)、傳感、自清潔、催化、能源、光電磁、復(fù)合增強(qiáng)、食品工程、化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用研究；靜電紡納米纖維批量化制造設(shè)備及技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀?！鹅o電紡絲與納米纖維》可供靜電紡絲和納米纖維材料領(lǐng)域的研究人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

第1章緒論001

1.1　聚合物納米纖維與靜電紡絲的發(fā)展 002

1.1.1　納米纖維及其制備技術(shù) 003

1.1.2　靜電紡絲技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 005

1.2　聚合物靜電紡絲技術(shù)分類與特點(diǎn) 010

參考文獻(xiàn) 013

第2章聚合物溶液靜電紡絲技術(shù)017

2.1　聚合物溶液靜電紡絲原理 018

2.1.1　泰勒錐 019

2.1.2　閾值（臨界）電壓 019

2.1.3　射流穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)段 020

2.1.4　射流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)段 021

2.1.5　射流直徑的計(jì)算 022

2.1.6　電暈現(xiàn)象 024

2.2　聚合物溶液靜電紡絲材料 025

2.3　聚合物溶液靜電紡絲設(shè)備 027

2.4　聚合物溶液靜電紡絲過(guò)程 032

2.4.1　溶液黏度 033

2.4.2　溶液表面張力和電導(dǎo)率 033

2.4.3　電場(chǎng) 034

2.4.4　收集距離 034

2.4.5　進(jìn)料速率 035

2.4.6　環(huán)境參數(shù) 035

參考文獻(xiàn) 036

第3章聚合物熔體靜電紡絲技術(shù)039

3.1　聚合物熔體靜電紡絲裝置 040

3.2　聚合物熔體微分靜電紡絲的提出 045

3.3　聚合物熔體靜電紡絲材料 049

3.4　聚合物熔體微分靜電紡絲射流間距的理論分析 051

3.4.1　射流間距的定義 051

3.4.2　射流間距分析模型的建立 052

3.4.3　射流間距模型的數(shù)學(xué)分析 053

3.5　聚合物熔體微分靜電紡絲射流間距的實(shí)驗(yàn)研究 058

3.5.1　勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)射流間距的影響 060

3.5.2　最大電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)射流間距的影響 062

3.5.3　熔體黏度對(duì)射流間距的影響 065

3.5.4　進(jìn)給流量對(duì)射流間距的影響 066

3.6　小結(jié) 067

參考文獻(xiàn) 068

第4章聚合物靜電紡絲的模擬分析071

4.1　靜電紡絲建模相關(guān)研究進(jìn)展 072

4.2　熔體靜電紡絲中電場(chǎng)分布規(guī)律 074

4.2.1　有限元模擬方法簡(jiǎn)介 074

4.2.2　電場(chǎng)模型建立與參數(shù)選擇 075

4.2.3　紡絲噴頭對(duì)電場(chǎng)分布規(guī)律的影響 084

4.2.4　不同接收電極的電場(chǎng)模擬和實(shí)驗(yàn)對(duì)比 090

4.2.5　輔助結(jié)構(gòu)對(duì)紡絲電場(chǎng)的影響 094

4.3　拔河效應(yīng)介觀模擬分析 096

4.3.1　耗散粒子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介 097

4.3.2　彈簧系數(shù)對(duì)拔河效應(yīng)的影響 101

4.3.3　聚合物鏈長(zhǎng)對(duì)拔河效應(yīng)的影響 103

4.3.4　聚合物黏度對(duì)拔河效應(yīng)的影響 104

4.4　射流細(xì)化的理論分析 106

4.4.1　模型的建立 106

4.4.2　理論分析 108

參考文獻(xiàn) 112

第5章熔體微分靜電紡絲工藝115

5.1　電場(chǎng) 116

5.1.1　紡絲電壓對(duì)纖維直徑的影響 116

5.1.2　紡絲距離對(duì)纖維直徑的影響 119

5.2　分子量與熔體黏度 121

5.2.1　纖維的制備 122

5.2.2　聚合物分子量對(duì)熔體微分電紡纖維的影響 123

5.3　進(jìn)給流量 127

5.4　氣流輔助工藝 130

5.4.1　氣流輔助裝置 130

5.4.2　氣流速度與纖維直徑的關(guān)系 132

5.5　小結(jié) 133

參考文獻(xiàn) 134

第6章靜電紡絲的工業(yè)化技術(shù)137

6.1　溶液靜電紡絲工業(yè)化技術(shù) 138

6.1.1　多針頭靜電紡絲設(shè)備 138

6.1.2　無(wú)針多射流靜電紡絲設(shè)備 141

6.2　熔體靜電紡絲工業(yè)化技術(shù) 150

6.2.1　熔體微分靜電紡絲單噴頭設(shè)備 151

6.2.2　熔體微分靜電紡絲4噴頭設(shè)備 156

6.2.3　熔體微分靜電紡絲32噴頭設(shè)備 158

6.2.4　設(shè)備設(shè)計(jì)流程與關(guān)鍵點(diǎn) 163

參考文獻(xiàn) 164

第7章靜電紡絲納米纖維的應(yīng)用研究進(jìn)展167

7.1　靜電紡絲納米纖維在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用 168

7.1.1　高效過(guò)濾 169

7.1.2　催化氧化 170

7.1.3　吸附 172

7.1.4　固定酶及其他 176

7.2　生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 177

7.2.1　藥物緩釋 178

7.2.2　組織工程 180

7.2.3　傷口敷料 183

7.2.4　小結(jié) 184

7.3　靜電紡絲納米纖維在能源領(lǐng)域的應(yīng)用 185

7.3.1　鋰離子電池材料 185

7.3.2　燃料電池材料 188

7.3.3　超級(jí)電容器材料 189

參考文獻(xiàn) 190

第8章靜電紡絲納米捻線199

8.1　概述 200

8.2　納米纖維捻線的制備方法 201

8.3　展望 208

參考文獻(xiàn) 208

第9章聚合物納米纖維靜電紡絲技術(shù)的未來(lái)211

索引 214 2100433B