
靜電紡絲納米纖維發(fā)展以及在智能電子設(shè)備防護(hù)上的應(yīng)用
時(shí)間:
賈錦濤
2021-09-13
納米材料技術(shù)是在 80 年逐步發(fā)展起來(lái)具有前沿性、交叉性的新興技術(shù)領(lǐng)域, 是繼信息技術(shù)和生物技術(shù)之后, 又一深刻影響人類和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大技術(shù), 它的迅猛發(fā)展將在新世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場(chǎng)革命性的變化。21 世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展對(duì)納米材料技術(shù)有著巨大的需求。納米材料以其獨(dú)特結(jié)構(gòu)性能,應(yīng)用很廣泛,涉及到超濾膜、紡織品、生物醫(yī)學(xué)、傳感器以及精密電子設(shè)備等諸多方面。
從廣義地說(shuō),納米材料是指在三維空間內(nèi)至少有一維處于納米量級(jí)的材料。其大致可以分為:納米微粒(零維)、納米纖維(一維)、納米膜(二維)、納米塊(三維)。其中納米纖維包括纖維直徑為納米量級(jí)的超細(xì)纖維,也包括納米顆粒填充到普通纖維進(jìn)行改性的纖維。
納米纖維在直徑上與普通纖維相比要小很多,干紡、濕紡及熔紡等通用的纖維制備方法都無(wú)法紡出直徑穩(wěn)定在納米級(jí)的纖維.為獲得特殊的產(chǎn)品性能需選擇適合的加工工藝,近年來(lái)開(kāi)發(fā)了一系列制備納米纖維的方法:
技術(shù)名稱 | 纖維直徑(nm) | 成型效率(g/min) | 技術(shù)特點(diǎn) |
拉伸法 |
60-3000 |
— — |
工藝簡(jiǎn)單,但纖維連續(xù)性差,僅適合高粘彈性聚合物,生產(chǎn)效率低 |
模板合成法 |
20-500 |
— — |
尺寸穩(wěn)定性好,但纖維連續(xù)性差,結(jié)構(gòu)高度依賴于模板 |
自組裝法 |
20-200 |
— — |
纖維直徑小,但纖維可控性差,工藝復(fù)雜,原料范圍窄 |
原纖化法 |
100-1000 |
1-50(單反應(yīng)器) |
纖維尺寸可控性好,但工藝復(fù)雜,原料范圍窄 |
氣旋紡絲 |
50-2000 |
0.5-10(100孔) |
原料適用范圍廣,生產(chǎn)效率高,但纖維直徑離散度大,聚合體結(jié)構(gòu)可控性差 |
熔噴法 |
300-5000 |
50-200(100孔寸) |
生產(chǎn)效率高,纖維連續(xù)性好,但纖維離散度大,僅適合熱塑性聚合物 |
閃蒸法 |
180-1000 |
2-100(100噴孔) |
生產(chǎn)效率高,但工藝復(fù)雜,纖維直徑離散度大,連續(xù)性差 |
靜電紡絲 |
2-1000 |
1-20(100噴孔) |
設(shè)備簡(jiǎn)單,紡絲成本低,可紡物質(zhì)種類多,工藝可控性好 |
靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料是近十幾年來(lái)世界材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的較為重要的學(xué)術(shù)與技術(shù)活動(dòng)之一。靜電紡絲并以其制造裝置簡(jiǎn)單、紡絲成本低廉、可紡物質(zhì)種類繁多、工藝可控等優(yōu)點(diǎn),已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。
其原理是在外界高壓靜電場(chǎng)作用下使各類聚合物溶液帶電,從而發(fā)生變形,聚合物溶液在噴絲頭末端處形成錐狀的液滴,當(dāng)外界施加的靜電力足夠大時(shí),以至于可以抵消其表面分子張力和內(nèi)部黏結(jié)力時(shí),那么就可以在紡絲液滴表面高速噴射出聚合物的細(xì)小液流,簡(jiǎn)稱“射流”。細(xì)流在一定距離內(nèi)快速通過(guò),途中受到電場(chǎng)力作用的伸長(zhǎng)、溶劑揮發(fā)、聚合物固化,從而吸附在接收極板上,從而得到纖維直徑為亞微米甚至納米數(shù)量級(jí)的聚合物纖維。
靜電紡納米纖維比傳統(tǒng)紡絲法制得的纖維細(xì)得多,直徑一般在幾十納米至幾微米之間。其優(yōu)越性能有以下幾點(diǎn):第一,纖維直徑小,用這種纖維形成的非織材料,在力學(xué)性能、導(dǎo)電性、吸附性等方面表現(xiàn)出優(yōu)良的性質(zhì),具有納米級(jí)材料的獨(dú)特性;第二,具有高比表面積,纖維直徑減小1至2個(gè)數(shù)量級(jí),比表面積會(huì)增大幾個(gè)數(shù)量級(jí),高比表面積使其應(yīng)用得到更大的拓展;第三,高可塑造性,靜電紡絲制備納米纖維覆膜,可以有效控制纖維直徑、孔徑、厚度以及纖維功能性,應(yīng)用場(chǎng)景適應(yīng)性強(qiáng)。
日津科技秉承以客戶為中心,創(chuàng)新發(fā)展的理念,目前已經(jīng)涉及到靜電紡絲納米材料開(kāi)發(fā),目的是充分利用納米纖維材料的獨(dú)有特性,賦予基礎(chǔ)產(chǎn)品更高的附加性能。其中就包括傳統(tǒng)網(wǎng)紗結(jié)合靜電紡絲納米材料的產(chǎn)品創(chuàng)新,開(kāi)發(fā)出不同規(guī)格的靜紡覆膜的網(wǎng)紗材料,以滿足客戶更高的產(chǎn)品性能需求。
稀疏型納米纖維膜網(wǎng)紗:產(chǎn)品不影響網(wǎng)紗透氣量和音頻等性能的前提下,納米纖維覆孔可以阻攔微小顆粒侵入,為產(chǎn)品增加了高防塵防鐵屑的效果。
中等密度納米纖維膜網(wǎng)紗:產(chǎn)品在網(wǎng)紗透氣和音頻等基礎(chǔ)性能的波動(dòng)范圍較小的前提下,可以有效攔截超細(xì)小微粒入侵設(shè)備,為產(chǎn)品提供超高防塵防鐵屑的效果。
此類網(wǎng)紗可以應(yīng)用到智能手機(jī)揚(yáng)聲器、手機(jī)Mic、TWS耳機(jī)等產(chǎn)品上,能夠有效避免了細(xì)小灰塵及鐵屑對(duì)智能電子設(shè)備的性能損傷,可以提高產(chǎn)品的使用壽命,同時(shí)可以給消費(fèi)者帶來(lái)更好的應(yīng)用體驗(yàn)。
納米材料,納米纖維,靜電紡絲
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