納米纖維用途

納米纖維的用途很廣，如將納米纖維植入織物表面，可形成一層穩(wěn)定的氣體薄膜，制成雙疏性界面織物，既可防水，又可防油、防污；用納米纖維制成的高級防護服，其織物多孔且有膜，不僅能使空氣透過，具可呼吸性，還能擋風和過濾微細粒子，對氣溶膠有阻擋性，可防生化武器及有毒物質。此外，納米纖維還可用于化工、醫(yī)藥等產品的提純、過濾等。

納米纖維的制造，大體可分為3大類。

1、分子技術制備法 ，報導較多的是單管或多管納米碳管束的制備，其制備方法主要有3種：電弧放電法、激光燒蝕法和固定床催化裂解法。前兩種方法因有多種形態(tài)碳產物共存，分離、純化困難。電弧放電法將石墨棒置于充滿氫氣的容器內，用高壓電弧放電，在陰極沉積成納米碳管。固定床催化裂解法由天然氣制備納米碳管，將氣體在分布板上有用活化了的催化劑吹成沸騰狀態(tài)，在催化劑表面生長出納米碳管。這種方法工藝簡便，成本低，納米碳管規(guī)模易控制，長度大，收率較高，但該方法中催化劑只能以薄膜的形式展開。

2、紡絲法制備法 這種方法又可分為聚合物噴射靜電拉伸紡絲法、海島型多組分紡絲法和單螺桿混抽法。用單螺桿混抽法可制得0.001dtex（約10nm）的纖維。

3、生物制備法 這種方法是利用細菌培養(yǎng)出更加細小的纖維素。我國科學家由木醋桿菌合成的納米級纖維素不含木質素，結晶度高，聚合度高，分子取向好，具有優(yōu)良的機械性能 。

納米纖維到底有何特點，多數材料小到以納米論長短時，其本身的物理和化學性能將有所改變，主要表現在：

1、表面效應 粒子尺寸越小，表面積越大，由于表面粒子缺少相鄰原子的配位，因而表面能增大極不穩(wěn)定，易與其他原子結合，顯出較強的活性。

2、小尺寸效應 當微粒的尺寸小到與光波的波長、傳導電子的德布羅意波長和超導態(tài)的相干長度透射深度近似或更小時，其周期性的邊界條件將被破壞，粒子的聲、光、電磁、熱力學性質將會改變，如熔點降低、分色變色、吸收紫外線、屏蔽電磁波等。

3、量子尺寸效應 當粒子尺寸小到一定時，費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級，此時，原為導體的物質有可能變?yōu)榻^緣體，反之，絕緣體有可能變?yōu)槌瑢w。

4、宏觀量子的陽隧道效應 隧道效應是指微小粒子在一定情況下能穿過物體，就像里面有了隧道一樣可以通過 。

制造納米纖維的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自組裝、微相分離、靜電紡絲等。其中靜電紡絲法以操作簡單、適用范圍廣、生產效率相對較高等優(yōu)點而被廣泛應用。

納米纖維是指纖維直徑小于1000納米的超微細纖維。如今很多企業(yè)為了商品的宣傳效果，把填加了納米級（即小于100 nm）粉末填充物的纖維也稱為納米纖維。

最細的納米纖維為單碳原子鏈，我國科學家已能制造出直徑小于0.4nm的碳管，處于世界領先水平。這種納米碳管被譽為納米材料之王，其原因這種細到一般儀器都難以觀察到的材料有著神奇的本領：超高強、超柔韌、怪磁性。因碳納米管中碳原子間距短，管徑小，使纖維結構不易存在缺陷，其強度為鋼的100倍，密度只有鋼的1/6，是一般纖維強度的200倍，用它作的繩索可以從地球拉到月球而不被自重拉斷；它有奇異的導電性，碳納米管既有金屬的導電性也有半導體性，甚至1根納米管上的不同部位由于結構變化也可顯示不同的導電性。用它作成整流管可替代硅芯片，因而將引起電子學中的重大變化，可將計算機做得極??；用碳納米管作出的納米器件可組裝納米機器人，蚊子飛機、螞蟻坦克等。碳納米管可用來作儲氫材料，把氫開發(fā)成為人類服務的清潔能源。此外，碳納米管還可用作隱形材料、催化劑載體及電極材料等。納米纖維可以支持"納米機"的排列，把集成排列的"納米機"連接成大規(guī)模系統(tǒng) 。

2012年8月，英國愛丁堡大學發(fā)布公告稱，研究人員觀察了各種長度的納米纖維在實驗鼠體內引發(fā)癌癥病變的情況。結果發(fā)現長度5微米及以上的納米纖維引發(fā)癌癥的風險較大，如果低于這個長度，則致癌風險要小很多 。

《靜電紡絲與納米纖維》以靜電紡絲技術的理論為基礎，系統(tǒng)介紹了靜電紡納米纖維的種類與結構、功能化應用及批量化制造。內容涉及靜電紡絲技術的起源、發(fā)展以及基本原理；靜電紡納米纖維的種類、結構、測試技術、表面功能化修飾技術；靜電紡納米纖維在生物醫(yī)學、過濾、個體防護、傳感、自清潔、催化、能源、光電磁、復合增強、食品工程、化妝品等領域的應用研究；靜電紡納米纖維批量化制造設備及技術發(fā)展的現狀。《靜電紡絲與納米纖維》可供靜電紡絲和納米纖維材料領域的研究人員閱讀，也可供高等院校相關專業(yè)的師生參考。

本書依據作者研究團隊首創(chuàng)的聚合物熔體微分靜電紡絲技術以及國內外納米纖維靜電紡絲的最新研究進展，從工藝的角度出發(fā)，著重介紹了熔體靜電紡絲技術的原理、模擬分析及工藝進展，并介紹了熔體靜電紡絲的工業(yè)化技術及應用，最后對聚合物納米靜電紡絲技術的未來進行了展望。

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