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《靜電紡絲納米纖維薄膜的應(yīng)用進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、!42!高分子通報(bào)2010年9月靜電紡絲納米纖維薄膜的應(yīng)用進(jìn)展1,211*31李蒙蒙,朱瑛,仰大勇,蔣興宇,馬宏偉(1.中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所,蘇州215125;2.青島大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院,青島266071;3.國家納米科學(xué)中心,北京100190)摘要:靜電紡絲是一種簡單而高效制備高分子微納米纖維的技術(shù),由于設(shè)備和實(shí)驗(yàn)成本低、纖維產(chǎn)率高、制備出的纖維比表面積比較大、適用性廣泛等獨(dú)特的優(yōu)勢,近些年來備受關(guān)注。靜電紡絲的應(yīng)用是靜電紡絲研究的最基本動(dòng)力和終極目
2、標(biāo),因此成為研究者一直努力的方向。為了研究靜電紡絲應(yīng)用的研究現(xiàn)狀和主要發(fā)展方向,本文綜述了靜電紡絲納米纖維薄膜幾個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域,包括組織工程、藥物緩釋、納米傳感器、能源應(yīng)用、生物芯片和催化劑負(fù)載等,并展望了未來可能的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:靜電紡絲;納米纖維薄膜;應(yīng)用進(jìn)展引言靜電紡絲是一種簡便易行、可以直接從聚合物及復(fù)合材料制備連續(xù)纖維的方法,其制備的納米纖維薄膜通常是以無紡布形式存在的。靜電紡絲技術(shù)具有一些突出的優(yōu)點(diǎn):設(shè)備和實(shí)驗(yàn)成本較低,纖維產(chǎn)率較高,制備出的纖維比表面積比較大(纖維直徑在幾十納
3、米到幾個(gè)微米的范圍內(nèi)),并且適用于許多不同[1~6]種類的材料。這些優(yōu)點(diǎn)使靜電紡絲納米纖維薄膜在許多領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用。[7]靜電紡絲的原理和設(shè)備如圖1(a)所示,高壓電源提供高壓,正極接在醫(yī)用注射器的不銹鋼針頭上,負(fù)極(接地)接在鋁箔上。電壓一般在5kV到30kV之間,針頭到收集極間的距離(工作距離)一般在5cm到20cm之間。實(shí)驗(yàn)時(shí),將紡絲溶液裝入注射器內(nèi),并加上高壓。由于高壓電場的作用,在針頭處形成泰勒錐。溶液在高電壓作用下形成射流,并經(jīng)過多次分裂,同時(shí)溶劑快速揮發(fā),在收集板上就得到了
4、微納米尺度的纖維,如圖1(b)&(c)所示。[7]圖1(a)靜電紡絲的裝置示意圖及得到的聚合物納米纖維的(b)數(shù)碼照片和(c)電鏡照片F(xiàn)igure1(a)Schematicillustrationofelectrospinningset-up;(b)Digitalcameraimageand(c)SEMimage[7]ofelectrospunnanofiberscollectedonanaluminumfoil近年來,靜電紡絲逐漸成為材料科學(xué)與納米科技的研究熱點(diǎn)之一,吸引著全世界的科技工作者
5、。縱觀近期已發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn),研究的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)新材料靜電紡絲的制備,主要包括生物材基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(20904037)、江蘇省自然科學(xué)基金(BK2009141);作者簡介:李蒙蒙(1988-),男,碩士研究生,主要從事靜電紡絲制備納米材料及其性質(zhì)等方面的研究;*通訊聯(lián)系人,Email:dyyang2008@sinano.ac.cn.第9期高分子通報(bào)!43![8~11]料、有機(jī)小分子以及無機(jī)材料;(2)不同微觀形貌微納米結(jié)構(gòu)的制備,例如多孔微球、多孔微管
6、[12,13][14~16]等;(3)制備有序排列的納米纖維。由于傳統(tǒng)靜電紡絲得到的纖維是隨機(jī)排列的無紡布,阻礙了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用,因此發(fā)展了一些制備有序排列的納米纖維的方法。此外,還有人致力于三維結(jié)[17]構(gòu)的嘗試;(4)靜電紡絲的機(jī)理。雖然人們可以用高速照相機(jī)等研究手段來直觀地研究紡絲現(xiàn)象中纖[18]維的形成,但影響紡絲的因素太多,如何提供一個(gè)普遍接受的數(shù)學(xué)模型來定量地分析和解釋靜電紡絲現(xiàn)象是目前的重大難題之一;(5)實(shí)際應(yīng)用。任何材料制備的最終目的都是實(shí)際應(yīng)用,以解決人類生活生產(chǎn)中的遇到的
7、問題。近年來,靜電紡絲研究領(lǐng)域已經(jīng)從形貌的控制發(fā)展到應(yīng)用開發(fā),科研工作者嘗試了各種可能的應(yīng)用領(lǐng)域,并取得了矚目的成果。作者認(rèn)為靜電紡絲形成的納米纖維薄膜比單根靜電紡絲纖維更能體現(xiàn)靜電紡絲技術(shù)的特點(diǎn)和特長,而且納米纖維薄膜的應(yīng)用更為廣泛,因此本文對(duì)于單根靜電紡絲纖維的應(yīng)用不做討論,主要綜述近年來靜電紡絲納米纖維薄膜在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。1應(yīng)用進(jìn)展靜電紡絲納米纖維薄膜(nanofibrousmembrane,以下簡寫為NFM)的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面:組織工程、藥物緩釋、納米傳感器、能源應(yīng)用、生
8、物芯片基質(zhì)和催化劑負(fù)載。1.1應(yīng)用之一:組織工程組織工程是NFM的一個(gè)最重要也是發(fā)展最迅速的應(yīng)用領(lǐng)域,除了很多原創(chuàng)論文發(fā)表外,幾篇綜述[19~23]文章對(duì)這個(gè)領(lǐng)域也做了及時(shí)的總結(jié)。NFM的三維多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積和微納米尺寸形貌可以模擬組織工程中的細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellularmatrix),用來培養(yǎng)細(xì)胞;紡絲薄膜骨架的高比表面積也促進(jìn)了細(xì)胞的粘附和物質(zhì)運(yùn)輸。近年來,各種天然材料,生物相容和生物可降解的高分子材料(如殼聚糖、膠[24~26]原蛋白、聚己內(nèi)酰胺(PCL)等
