多孔結(jié)構(gòu)納米纖維材料制備的技術(shù)方法綜述

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1、精選公文范文管理資料多孔結(jié)構(gòu)納米纖維材料制備的技術(shù)方法綜述：將納米纖維加工成具有孔洞結(jié)構(gòu)的特殊形態(tài)，是靜電紡絲的研究方向。系統(tǒng)綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外利用靜電紡絲法制備多孔結(jié)構(gòu)納米材料的主要方法，并將其歸納為自發(fā)成孔和后處理成孔2種方式。介紹了這2種方式成孔的主要原理及成孔類型，對(duì)比分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果表明：自發(fā)成孔制備工藝簡(jiǎn)單，但獲得的孔徑大小和孔洞分布較為隨機(jī)，不易控制；而后處理成孔方式的孔徑大小具有一定的可控性，但是制備流程相對(duì)復(fù)雜，因此認(rèn)為，較為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地控制纖維表面及內(nèi)部孔洞分布及孔徑大小，使其結(jié)構(gòu)和功能精準(zhǔn)匹配，是后期靜電紡多孔材料的研究焦點(diǎn)?！　　　￡P(guān)鍵

2、詞：靜電紡絲；納米纖維；多孔結(jié)構(gòu)；自發(fā)成孔；[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料后處理成孔?！　　　《嗫撞牧鲜且环N新興的材料體系，這些材料在表面或內(nèi)部含有通道、孔洞和縫隙等結(jié)構(gòu)，孔徑尺寸小于2nm被定義為微孔，孔徑尺寸在2~50nm之間被定義為介孔，孔徑尺寸大于50nm被定義為大孔材料[1].由于其低密度、高比表面積、高孔隙率、高比強(qiáng)度和高吸附等特性，多孔材料在傳感器、分離、消聲、過(guò)濾、催化和吸附等方面得到廣泛應(yīng)用[2].制備多孔材料的主要方法有溶膠-凝膠法、沉淀法、模板法、水熱合成法和靜電紡絲法等?！　　　§o電紡絲技術(shù)是當(dāng)前制備納米纖維材料的主要

3、方式，因?yàn)樵摷夹g(shù)不僅成本低廉，裝置簡(jiǎn)單，而且可靜電紡的材料較多，如聚合物、混合物、半導(dǎo)體等都可作為原材料[3].再者，由于靜電紡絲獲得的納米纖維具有比表面積較高的特性，因此其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛[4-6],而具有多孔結(jié)構(gòu)是將納米纖維材料更好地應(yīng)用于組織工程支架等領(lǐng)域的必要條件[7[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料-8].　　　　多孔納米纖維材料是指內(nèi)部具有不連續(xù)的孔洞結(jié)構(gòu)或表面具有開放性孔洞結(jié)構(gòu)的納米纖維。多孔結(jié)構(gòu)的形成賦予納米纖維材料新的性能，如增大了比表面積，增強(qiáng)了疏水性能，降低了熱傳導(dǎo)率，從而擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。　　　　本文結(jié)合近年來(lái)靜電紡多孔

4、結(jié)構(gòu)納米纖維材料的相關(guān)研究，對(duì)制備該材料的原理和方法進(jìn)行分類、綜述和分析，并對(duì)未來(lái)該材料的發(fā)展提出建議和展望?！　　　?自發(fā)成孔型多孔納米纖維材料。　　　　自發(fā)成孔方式是指納米纖維在形成的過(guò)程中，不需要增加任何后處理?xiàng)l件，自發(fā)地在纖維表面及內(nèi)部，或纖維與纖維之間形成一些孔洞或縫隙結(jié)構(gòu)。自發(fā)成孔的原理不同，將會(huì)導(dǎo)致在不同位置形成不同類型的孔結(jié)構(gòu)，結(jié)果見(jiàn)表1.　　　　　　　　1.1[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料單纖維表面及內(nèi)部自發(fā)成孔?！　　　卫w維孔結(jié)構(gòu)的自發(fā)成孔是指高分子射流在電場(chǎng)中被高速拉伸，溶劑揮發(fā)，使得射流的濃度升高，溫度下降，在二者的

5、共同作用下，射流由穩(wěn)態(tài)進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)，最終導(dǎo)致相分離，形成聚合物聚集區(qū)和溶劑聚集區(qū)，聚合物聚集區(qū)固化形成纖維的骨架，溶劑聚集區(qū)則形成纖維的孔洞。目前針對(duì)單纖維自發(fā)成孔，理論上主要提出了“呼吸圖案”效應(yīng)和相分離2種解釋?！　　　　昂粑鼒D案”效應(yīng)是指由于溶劑（與水不相溶）揮發(fā)使射流表面溫度下降，空氣中的水蒸氣凝結(jié)成液滴吸附于其表面，最后纖維干燥時(shí)，液滴揮發(fā)，留下凹孔狀印痕，從而形成孔洞。Srinivasarao等[9]在制備聚苯乙烯（PS）薄膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，PS膜上形成三維有序孔洞結(jié)構(gòu)，并提出這是由于“呼吸圖案”效應(yīng)所致。由“呼吸圖案”效應(yīng)原理可知，環(huán)境濕度是影響孔洞結(jié)

6、構(gòu)形成的重要因素，眾多研究者對(duì)其進(jìn)行了深入研究和分析。例如，Casper等[10]研究了環(huán)境濕度對(duì)靜電紡PS/THF體系納米纖維表面相貌（[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料主要包括孔洞數(shù)目、形狀、直徑及分布范圍等）的影響。結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)境濕度超過(guò)30%時(shí)，纖維表面孔洞結(jié)構(gòu)較為明顯，其數(shù)目和直徑隨著環(huán)境濕度的增加而增大，且孔洞的分布密度也隨之增大。Huang等[11]在研究濕度對(duì)靜電紡納米纖維表面形態(tài)和機(jī)械性能影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，較大的濕度條件更易導(dǎo)致纖維表面孔洞結(jié)構(gòu)的形成，但獲得的納米纖維機(jī)械強(qiáng)度較低，這主要是由于濕度較大時(shí)，會(huì)在納米纖維上形成更多納米級(jí)

7、微孔，從而弱化了納米纖維的機(jī)械強(qiáng)度。Nezarati[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料等[12]也研究了環(huán)境濕度對(duì)纖維表面形態(tài)的影響，同時(shí)也再次證實(shí)了“呼吸圖案”效應(yīng)的存在。以上濕度對(duì)成孔結(jié)構(gòu)的影響都可運(yùn)用“呼吸圖案”機(jī)制來(lái)解釋，但需要注意的是，水滴在靜態(tài)的聚合物薄膜表面形成六角形陣痕跡，因此可得到有序介孔[9].而在靜電紡絲過(guò)程中，射流始終處于一個(gè)三維曲面形式的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，得到有序介孔相對(duì)較為困難。　　　　相分離是指由于某些原因誘導(dǎo)，使得聚合物溶液處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，形成含聚合物較少的稀相和含聚合物較多的濃相，經(jīng)過(guò)紡絲，含聚合