
电纺丝,又称静电纺丝,是一种利用高压静电场将聚合物溶液或熔体制备成微纳米级纤维的加工工艺,是目前已知最通用的制造微纳米纤维的方法之一,理论上任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝加工 。其基本装置包括高压电源、喷丝头和收集装置,其中喷丝头分为有针头和无针头两种体系,收集装置包括平板、滚筒、转盘、凝固浴等多种类型 ,通过电场力使带电液滴形成泰勒锥并喷射成射流,最终固化成纤维沉积在接收器上 。纤维的直径和形貌可以通过调节静电纺丝工艺参数来调控,主要参数包括施加电压、溶液流速、喷丝口到收集装置的距离,以及环境温度与湿度 。
该技术起源于1882年Rayleigh对液滴不稳定现象的研究。1934年Formhals获得首个专利,1996年Simons实现纳米纤维无纺布制备,1990年代Reneker团队系统阐述了纤维形成机理 。2003年纳米蜘蛛纺丝机将生产效率提升至1-5g/min,推动了无针式静电纺丝技术的发展 。2000年以来相关研究论文已超过5万篇 ,手持式静电纺丝机推动了即时医疗服务 。中国已有企业实现纳米纤维膜的规模化生产,年产量可达数千万米 。被誉为“世界静电纺丝之父”的西拉姆教授全职加盟清华大学,将推动医工融合平台建设并开展智能可穿戴设备研究 。
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