静电纺丝

电纺是什么?

静电纺丝是一种由电流体动力学现象控制的电压驱动过程,其中纤维和颗粒由聚合物溶液制成。这项技术最基本的设置包括储液罐(通常是注射器)中的溶液,并配有钝针(针基电喷雾)、泵、高压电源和收集器。

典型静电纺丝装置示意图,包括发射器和收集器。
典型的电纺的设置。

当以恒定流速泵送溶液并施加特定电压以在针尖和收集器之间产生电场时,旋转过程开始。电荷在液体表面积聚。当静电斥力高于表面张力时,液体弯月面会变形为称为泰勒锥的锥形结构。

没有施加电压和有施加电压的泰勒锥图。
泰勒锥图,无电压/施加电压。

一旦泰勒锥形成,带电液体射流就会朝收集器喷射。收集器可以是但不限于固定平板、旋转鼓、心轴和圆盘。根据溶液粘度的不同,在从泰勒锥到收集器的飞行时间内,溶剂从搅拌运动中蒸发,形成固体纤维。其结果是沉积在收集器上的无纺布纤维垫。

静电纺丝工艺简介

静电纺丝是一种利用静电驱动工艺制造静电纺丝纤维的制造技术。这些纤维的直径一般在几十纳米到几微米之间。静电纺丝技术的主要优点之一是其加工的通用性,可以产生具有多种排列和形态结构的纤维。静电纺丝技术的普及使得组织工程、再生医学、生物活性分子封装等多种技术在过去的十年中不断涌现和发展。

如今,静电纺丝技术已不仅仅用于学术研究,而且具有实际的商业应用。188金宝搏app安卓下载目前,全球多个行业在新产品创新开发中都采用了这种技术。静电纺丝目前的一些应用是188金宝搏app安卓下载组织工程(纳米对齐商标, NanoECM商标,纳米保健商标, NanoMesh商标, Absorv®,Tegaderm商标)药物输送(Rivelin®贴片)、食品封装、绝缘材料、能量转换和储存、空气和水过滤等。

静电纺丝纳米纤维:无针与针基

利用静电纺丝技术制备纳米纤维有两种方法:无针法和基于针法。在选择哪种方法之前,重要的是要考虑两种方法的优缺点。

在无针静电纺丝中,起始聚合物溶液被转移到开放容器中,在该容器中,纤维由固定或旋转平台产生。大量生产材料是无针静电纺丝工艺的一个优点,但也有许多缺点。纤维形态和质量没有得到精确控制,可利用的原材料有限,这反过来又限制了多功能纤维的生产,并且无法控制流量等工艺参数。

在针基静电纺丝中,起始聚合物溶液通常包含在一个密闭的储层中,这将最大限度地减少并防止溶剂蒸发。这一重要的区别使得包括高挥发性溶剂在内的各种材料易于处理。针基静电纺丝具有许多优点,包括加工不同结构如核壳和多轴纤维的灵活性。这种区别允许在纤维中加入活性药物成分(API)。针基静电纺丝的另一个优点是严格控制流量、喷嘴数量和尽量减少溶液浪费。针基静电纺丝的这些优点提高了这项技术的普及程度,导致大量发表了关于静电纺丝纤维的研究,这些研究提供了多种多样的溶液配方。

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