扩大纳米纤维生产的新技术
北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的研究人员表示，对一项旧技术的新改进将使科学家和制造商有能力显著增加纳米纤维的产量。
由于纳米纤维的多孔性和轻质性，纳米纤维的收集在水过滤、组织再生和能源储存等方面都很有用。但是，尽管纳米纤维的生产成本相对较低，但目前的生产方法——针状静电纺丝法——是费时的。
在静电纺丝中，液体-聚合物溶液通过高压的皮下针。针传递电荷，将溶液转化为带电液体射流，当它离开针时“旋转”成纳米纤维。不幸的是，这种生产方法并不适合大规模的生产过程。
北卡罗莱纳州的物理学家劳拉·克拉克和杰森Bochinski、纺织工程师罗素Gorga和研究生Nagarajan Thoppey发现了一种特别简单的技术，可以扩大纳米纤维的生产，并与针静电纺丝方法密切相关。最近发表在杂志上的一项研究中纳米技术,他们演示了“碗状静电纺丝”。与皮下注射针不同的是，研究人员用聚合物液体填充一个碗，并在液体表面施加非常高的电压，这导致多个射流形成，并在碗外放置的收集器上“旋转”纳米纤维。
据博钦斯基说，这个实验使他们的纳米纤维产量增加了40倍，并显示出进一步增加的潜力。这也引出了一个问题，他们希望在不久的将来能找到答案:
博钦斯基说:“我们下一步将研究我们使用的碗状装置的局限性——例如，为什么只增加了40倍而不是4万倍——以及这与布局的几何形状和流体性质之间的关系。”
这项工作由美国国家科学基金会和北卡罗莱纳州的教师研究和职业发展基金资助。的物理系是北卡罗来纳州立大学的一部分物理与数学科学学院．的纺织工程、化学和科学系是北卡罗来纳州立大学的一部分纺织学院．
皮克-
编辑报告:论文摘要如下。
高通量生产高质量纳米纤维的边缘静电纺丝
作者:N M Thoppey, J R Bochinski, L I Clarke和R E Gorga，北卡罗莱纳州立大学
发表:2011年7月29日纳米技术
文摘:
摘要提出了一种新颖、简单的高通量从碗状边缘静电纺丝的几何结构，该结构利用一个容器填充聚合物溶液和一个同心圆柱形收集器。介绍了两种不同溶液粘度和溶剂挥发度的聚合物体系的纤维形成情况。讨论了这种无约束进料方法的射流起始过程、合成纤维的形态和纤维的产率。在高压启动下，射流直接在流体表面自发形成，并沿着碗的圆周重新排列，以提供近似相等的纺丝位置间距。目前用碗状静电纺丝生产的纳米纤维在质量上与传统针状静电纺丝(TNE)生产的纳米纤维相同，单批溶液的生产速度提高了约40倍，主要是由于同时存在多个喷嘴。在碗状静电纺丝几何结构中，电场格局和随后的有效进给速率与优化TNE实验中发现的参数非常相似。因此，每次喷射的静电纺丝过程与TNE的静电纺丝过程直接相似，从而得到相同质量的纳米纤维。
