靜電紡絲即在高壓靜電下用聚合物溶液進行紡絲的過程。靜電紡絲可以制備直徑在幾十到幾百納米的纖維,產品具有較高的孔隙率和較大的比表面積,成分多樣化,直徑分布均勻,在生物醫學、環境工程以及紡織等領域具有很高的應用價值。常見的靜電紡絲納米纖維在過濾以及個體防護方面可以用于水處理、口罩等;在傳感器領域可以用作電阻傳感器、光學傳感器等;在化工領域可以用于催化劑等;在生物醫學領域可以用于傷口敷料、組織工程支架、藥物載體等。

靜電紡絲裝置示意圖
靜電紡絲是簡單高效制備納米纖維的基本技術。通過靜電紡絲制備的納米纖維在化學,物理學,生物醫學等傳統產業和高科技領域都有廣泛的應用并且具有很好的潛在開發前景,未來需要開展更系統的實驗研究,使靜電紡絲技術在更加廣泛的領域里發揮出更為重要的作用。
靜電紡絲設備中,微量注射泵用于擠出溶液,具體操作步驟:
1.打開微量注射泵電源,設置注射泵直徑,設置溶液擠出速度和流量
2.啟動微量注射泵運行按鍵,溶液被緩慢擠出,在噴絲頭處產生射流
3.紡絲完畢后,停止微量注射泵運行。
靜電紡絲是通過對聚合物溶液施加外加電場,在高壓靜電下(幾千伏至幾十萬伏高壓),制備聚合物纖維的紡絲技術。用靜電紡絲法制得的纖維比傳統的紡絲法制得的纖維細的多,直徑一般在幾十納米至幾微米之間,小直徑可以達到1nm。
在靜電紡絲過程中,一般將紡絲針頭接高壓電正極,與針頭保持一定距離的接收板或接收器接負極。在表面張力作用下聚合物溶液在針頭處呈球狀液滴,隨著電壓增大,液滴表面電荷密度增大,當靜電力大于表面張力,噴絲口表面的液滴被拉長,當達到臨界電壓時,液體就會從球狀變為錐狀,即泰勒錐。隨著電壓繼續增大,當靜電力大于平衡臨界值后,液體克服噴頭液滴外表面張力,向接收器運動,運動過程中進行加速,多次拉伸分裂,后在接收器上形成納米纖維。
靜電紡絲影響因素:
影響靜電紡絲的因素和工藝參數有很多,可以歸為2類:
①體系因素,包括聚合物的分子質量、分子質量分布和溶劑性質如(粘度、電導率、介電常數和表面張力)等;
②電紡工藝參數,包括施加的電場強度、溶液濃度、溶液流動速率、噴絲口的尺寸、噴絲口與接收器的距離和環境條件(溫度、濕度、空氣流動速率)等。其中溶劑的選擇、注射速度的穩定、溶液濃度、施加的電場強度與噴絲口與接收器的距離是影響紡絲的主要因素。