近些年，納米材料在社會生產(chǎn)生活中得到了廣泛應用。靜電紡絲技術，是目前材料領域最為常見的一種制備聚合物納米纖維的方法，將聚合物溶液以一定的速度從帶有毛細管的微流泵中推出，將毛細管部分置于強電場中，聚合物溶液會在強電場的作用下，會在毛細管頂端形成泰勒錐；逐漸增大電場強度，至聚合物溶液克服表面張力形成噴射細流；噴射細流在強電場中做不規(guī)則運動并分裂成多股細絲纖維，最終在電場的負極形成無紡布形式的納米纖維。微流注射泵作為靜電紡絲過程中重要的給料設備，其運行的精度和穩(wěn)定性直接影響著產(chǎn)出納米纖維的品質(zhì)。目前現(xiàn)有市場的多數(shù)的微流泵系統(tǒng)結構復雜、管理控制方式較為單一，不能做到自動實時而準確的反應微流注射泵運行狀態(tài)。

靜電紡絲技術，一種在高壓靜電環(huán)境下，利用聚合物溶液進行紡絲的工藝，能夠制造出直徑介于幾十到幾百納米的纖維。這些纖維不僅孔隙率高、比表面積大，而且成分豐富多樣、直徑分布均勻。正因如此，靜電紡絲技術在生物醫(yī)學、環(huán)境工程以及紡織等多個領域中均展現(xiàn)出卓越的應用潛力。

一、靜電紡絲的原理

靜電紡絲，也被稱為聚合物噴射靜電拉伸紡絲，其工作原理與傳統(tǒng)紡絲方法大相徑庭。在此過程中，聚合物溶液或熔體被施加幾千至上萬伏的高壓靜電。帶電的聚合物液滴在電場力的作用下，于毛細管的Taylor錐頂點被迅速加速。一旦電場力超越表面張力，聚合物液滴便會形成噴射細流。隨著細流在噴射過程中溶劑的蒸發(fā)或固化，最終在接收裝置上沉積，從而形成類似非織造布狀的纖維氈。值得注意的是，在靜電紡絲的過程中，液滴始終帶有一定的靜電壓并置身于一個電場之中。因此，當射流從毛細管末端向接收裝置移動時，會出現(xiàn)顯著的加速效果，進而導致射流在電場中受到拉伸。

二、靜電紡絲的裝置構成

靜電紡絲的裝置主要包括推進泵、注射器、高壓電源以及接收裝置。這些組件協(xié)同工作，共同完成纖維的靜電紡絲過程。特別地，高壓電源的正極與負極分別與注射器的針頭和接收裝置相連接，形成了一個完整的靜電紡絲回路。而接收裝置的設計也是靈活多樣的，它可以是靜止的平面、高速轉動的滾筒，或者是其他形式的圓盤，用于接收并沉積纖維。

三、應用

（一）在生物醫(yī)學領域，由于納米纖維的直徑小于細胞，它們能夠模擬天然細胞外基質(zhì)的結構和功能。鑒于人體內(nèi)大多數(shù)組織與器官在形式和結構上與納米纖維相似，這使得納米纖維在組織和器官修復方面具有潛在應用。此外，某些靜電紡原料不僅具有良好的生物相容性，還可降解，非常適合作為載體進入人體。加之納米纖維的大比表面積和孔隙率等優(yōu)異特性，它們在藥物控釋、創(chuàng)傷修復以及生物組織工程等多個方面均已展現(xiàn)出顯著的應用價值。

（二）在纖維過濾材料領域，纖維直徑的減小可以顯著提高過濾效率。靜電紡納米纖維憑借其直徑小、孔徑小、孔隙率高以及纖維均一性好等特點，在氣體、液體過濾以及個體防護等多個方面都展現(xiàn)出巨大的應用潛力。

（三）通過靜電紡絲技術，可以精細調(diào)控纖維結構，結合低表面能物質(zhì)，制備出具有超疏水性能的材料。這類材料在船舶外殼、輸油管道內(nèi)壁、高層玻璃以及汽車玻璃等自清潔領域具有潛在應用。然而，要實現(xiàn)這些應用，還需進一步提高材料的強力、耐磨性，并增強纖維膜材料與基體材料的結合牢度。

（四）納米結構的催化劑顆粒容易團聚，從而影響其分散性和利用率。而靜電紡纖維材料可以作為模板，有效分散這些催化劑顆粒。同時，其柔韌性和易操作性也有助于提高催化效能。此外，靜電紡絲技術還可以利用催化材料與聚合物微納米尺寸的表面復合產(chǎn)生的協(xié)同效應，進一步提升傳感器性能。

（五）靜電紡納米纖維的高比表面積和孔隙率特性使得它們在傳感材料領域具有顯著優(yōu)勢。它們能夠增大傳感材料與被檢測物的作用區(qū)域，有望大幅提高傳感器性能。同時，靜電紡納米纖維在能源、光電以及食品工程等領域也展現(xiàn)出廣闊的應用前景。

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