【正文】 電紡聚合物納米纖維可用來制作功能傳感器 ,高比表面積有助于提高它的靈敏度。韓國的一篇專利報導了納米纖維膜制備鋰電池的方法。電紡制得的 PLA、PGA、 PLGA 等納米纖維結構具有生物相容性和一定的機械強度 ,有望在組織工程領域得到應用。保水性好且不產生纖維屑， 強韌，耐用。 (3) 化妝品 (面膜 ) 無紡布面膜是以無紡布或無塵紙為載體的新型產品，它最大的特點是可集護膚、保濕，美白等功效于一體，一次完成各種功能，使用起來非常方便，無紡布基材蓬松，柔軟，具有棉制品的感覺且具有非常好的保濕性能，所以在使用過程中，面膜不會因為變干而使皮膚緊繃。同時，例如纖維直徑越細 ,則纖維間組成空隙也越小。因此過濾介質的通道和結構單元需與被過濾物質的粒子大小相匹配 , 纖維材料是廣泛應用的過濾介質，而纖維的纖度或直徑是影響過濾效率的主要因素，纖維越細，過濾效 率越高。同時，用普通紗布包裹傷口，傷口愈合過程中的結痂與紗布極易粘連，在更換 紗 布時給傷者帶來的痛苦較大，而納米醫(yī)用薄膜則基本上沒有這種情況，極大地減少了病人的痛 苦。 （二）投產條件 需投入經費： 100 萬元 需政策支持： 263 六、應用范圍、前景和收益 由于電紡聚合物納米纖維制成的無紡布薄膜具有直徑小、比表面積大以及超細微的多孔性等特點，將其用于創(chuàng)傷愈合和藥物控釋（創(chuàng)可貼、醫(yī)用紗布）、過濾材料、化妝品（面膜）、組織工程、電池電極及微納米器件等方面將具有非常廣泛的發(fā)展前景，是未來納米纖維比較重要的研究領域。溫度、濕度控制；靜電屏蔽 四、技術成熟程度 初步研究結果表明均勻分布于金屬圓筒表面的聚合物溶液在高壓電場（約 7 萬伏）的作用下，表面產生大量微小突起波峰，并迅速噴射大量的射流，經過溶劑蒸發(fā)和不穩(wěn)定鞭動，最終以固態(tài)納米纖維（直徑 100nm～300nm）的形式沉積在收集板 ， 納米纖維產量為傳統(tǒng)電紡的 500 倍以上 。實時檢測噴射過程中電流 — 電壓變化。研究滾筒轉 速、溶液濃度、刮板與滾筒表面間距等因素對表面液態(tài)膜厚的影響。保持滾筒表面各個位置溶液的厚度一定，使溶液表面產生的波動形狀大小基本保持相同，這樣才能得到直徑均一性良好納米纖維。 （二）納米纖維批量制造設備的研發(fā) 設計、搭建一臺具有液態(tài)膜厚可調、可更換噴頭、間距可調、噴頭轉動與收集板運動可控的宏量電紡實驗平臺。研究各參數對 噴射 過程及其結果 （如產量、直徑、表面質 262 量、沉積位置的分 散性等） 的影響；研究相關參數之間的相互依存關系，如電壓 電極間距、電壓 溶液厚度和電壓 滾筒結構 等。 宏量電紡 過程 的 參數優(yōu)化 。 三、研發(fā)內容及目標 本項目研究的總體目標是研 發(fā)一種無尖端噴頭的納米纖維宏量制造工藝與裝備 ，為納米纖維 工業(yè)化應用 提供有效手段 ；面向應用，開發(fā)多種材料納米纖 維低成本、批量化制造工藝 。所提出的宏量電紡方法和裝備已經申請國家發(fā)明專利（申請?zhí)枺?），并已公開（ CN1888154A） 。 項目負責 人 20202020 在加州大學 Berkeley 分校訪問期間，提出了近場靜 電紡絲的思想 ； 2020 年根據多年實驗研究提出基于電場光滑表面液態(tài)膜變形與聚集的無針尖噴頭納米纖維宏量電紡原理與技術，初步實驗結果驗證了該設想。 實驗室 欲購置高速攝影機用于電紡過程的實時拍攝記錄。廈門大學薩本棟微機電研究中心具有一整 261 套有關微機電系統(tǒng)的制作、測試及封裝設備已經投入使用。 （二）設備 實驗室已經具備開展無尖端噴頭的納米纖維 宏量 電紡技術研究的基本硬件和軟件條件。 本課題組的成員之一林立偉教授是廈門大學“教育部長江學者講座教授”，美國 加州大學伯克利分校 “校長特聘教授 ”，伯克利傳感器與執(zhí)行器研究中心主任 。與本項目有關的課題主要有： 863 計劃項目“聚合物微納米系統(tǒng)電紡直寫關鍵技術的研究”、國家自然科學基金項目“可控近場靜電紡絲技術基本問題的研究”、 廈門大學新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目 “微機電系統(tǒng) (MEMS)真空封裝技術的研究 ”等。 二、基礎及有利 條件 （一）團隊與人員 本課題組成員長期從事 MEMS/NEMS、精密機械與儀器設計、現代控制理論與技術、傳感技術等的教學和科研工作，學術思想活躍。 （三）關于 無尖端噴頭的納米纖維宏量電 紡 本項目提出的無尖端噴頭的納米纖維宏量電紡技術來源于 本課題組多年的電紡實驗以及電液動力學原理的啟發(fā) ：覆蓋于平面上的液態(tài)薄膜在垂至于平面的強電場作用下，產生變形，聚集形成大量規(guī)則的條狀波紋或圓形起伏圖案，隨著電場的增強，變形失穩(wěn)導致波峰處射流運動的產生。將濃度為 20%的聚合物nylon 6 溶液裝于一個金屬圓柱型管內，管的內徑為 ,外徑為 ,管的下端連著一個與高壓電源相連接的金屬電極，管的上端與一套氣壓裝置相連接，管的表面上帶有很多直徑為 10 微米到 100 微米的孔，通過氣壓裝置將管內聚合物溶液緩慢的擠出孔外，在管的外壁上形成一個 個小小的液滴狀，在與此圓柱管同軸且距管外壁 15cm 的位置環(huán)繞上一層金屬圓柱形接收網，當將高壓電源上的電壓升高到約為 2 萬伏的時候，在電場力與液滴表面張力的共同作用下，在管外壁上會形成很多束射流，這些射流在經過一系列的彎曲不穩(wěn)定過程和電場的拉伸過程作用下， 最終在金屬接收網上能夠沉積直徑在 100 到 400nm 的固態(tài) Nylon 纖維，與傳統(tǒng)的靜電紡絲相比，采用多孔管狀批量電紡裝置制造的納米纖維產量能夠提高 250 倍以上。但由于射流中含有磁粉和硅油等其他雜質，限制了其應用的范圍，阻礙了該技術的發(fā)展。而如果是傳統(tǒng)的使用噴嘴的電子紡絲方法 ,4 平方厘米的面積上每相隔 1 厘米放置一個噴嘴 ,可放置 9 個噴嘴 ,產生 9 股噴射流 ,既 2. 25 股噴射流 /cm2 。當再外加一個垂直電場后 ,這些針狀物位置成為直接向上噴射的源泉。但經過本課題組的研究發(fā)現該方法中針尖的電場會相互影響，導致各針尖電紡的電壓閾值不同，而且得到的纖維直徑不均勻。其中，內液罐由導電金屬材料或其他導電材料制造，并與靜電發(fā)生器接通，以便同時對內、外液體材料施加高壓直流電場，從而驅動液體從各自噴管中噴出，形成多條同心分層射流。 宏量制造 納米纖維的電紡技術的探索性研究 不多，就所收集的文獻和資料 ， 主要有以下幾種： (1) 組合多針尖噴頭陣列電紡 同濟大學研發(fā)的多噴頭靜電紡絲裝置，能連續(xù)大量生產納、微米纖維材料。傳統(tǒng)靜電紡絲技術采用單根針尖作為噴絲頭，利用尖端電場效應噴射纖維，主要用于納米纖維應用的探索性實驗研究，或微納米器件的研發(fā) ， 但 其 噴射效率很低，無法滿足復合材料、生物支架、傷口包扎、過濾薄膜應用要求。 258 （二）關于靜電紡絲 基于電液動力學的靜電紡絲技術的研究可追溯到 1934 年。但電紡絲技術現在基本上還停留在實驗室層面，離商業(yè)化還有一定的距離。 目前國際上制備納米纖維的主要 方法有拉伸法、模板聚合、自組織和電紡絲等，其中電紡絲由于其系統(tǒng)簡單、成本低和不改變溶液自身特性而日益得到各領域研究人員的關注。盡管采用納米纖維的器件或樣品大大提高了產品的性能，但是由于制備納米纖維的效率低下，成本太高，嚴重限制了其產業(yè)化發(fā)展。目前納米纖維的研究已經取得了顯著的進步并且展現出廣闊的市場前景和發(fā)展?jié)摿Α? 初步估算，廈門市以年產防紫外纖維 15000 噸計，每噸收益 2020－ 3000元，僅這項差別化纖維產品，每年增加的經濟效益就可達到 3000 萬元以上。 六、項目的應用范圍、前景及收益 本項目抗紫外線滌綸纖維（以及以后繼續(xù) 研發(fā)的隔熱降溫清涼型纖維）可用于晴雨傘，婦女帔肩，室外工作服，中小學學生校服（澳大利亞已強制要求），帳篷，商店遮陽蓬等，用途很廣泛。以年產 1500 噸防紫外滌綸纖維估算，納米材料添加劑的合成及表面處理，以及凈水制備等，需要 80－ 120 萬元的資金。 （二）投產條件 學校方面要擴大納米 TiO2 功能材料的合成及納米材料表面處理的生產規(guī)模，提供納米功能材料 添加劑，而企業(yè)方面需要滌綸切片聚合釜（原位聚合法），或母粒制備裝置。如果該企業(yè)愿意并希望將本項目的抗紫外線產品納入公司的生產計劃，本項目即可與該企業(yè)進行產業(yè)化合作。 四、項目技術成熟度 防御紫外線傷害的納米 TiO2 滌綸纖維的中試已完成，可擴大生產規(guī)模，與有需求的化纖廠家合作生產。并逐步增加產品的功能性，以適應市場的需要。 （四）已合作企業(yè) 本項目是廈門大學化學化工學院與廈門翔鷺化纖股份有限公司合作研發(fā)的。按本項目的中試能力，年產量可達 1500 噸，年增加經濟效益可達 300－ 450 萬元。 ）％和（ 177。 ）％和（ 177。按化纖行業(yè)的標準， UPF 達到 50 的產品，紫外線的防護能力已達到極好水平。 （奶