利用静电纺丝生产纳米纤维的新性能纺织品

在他的办公室,麻省理工学院化学工程教授格雷戈里·拉特利奇(Gregory Rutledge)保留了一小块乍一看像面巾纸的织物。这种类似组织的材料,比丝绸更柔软,由比人的头发还要细千倍的纤维组成,在防护服、药物输送和组织工程等领域有着广泛的应用前景。

这些材料是欧洲杯足球竞彩通过静电纺丝生产的。静电纺丝技术在过去10年里迅速发展起来,尽管最初的技术在一个多世纪前就获得了专利。在拉特利奇的实验室里,研究人员正在探索制造静电纺纤维的新方法,通常使用的材料会添加一些新特性,比如杀死细菌的能力。欧洲杯足球竞彩

拉特里奇说:“我们仍处于西部大荒的探索模式。”“人们几乎在假设任何事情,并试图尝试。我们仍在努力找出哪些是有回报的应用。”

自20世纪90年代末纳米技术蓬勃发展以来,拉特利奇一直是静电纺丝纳米纤维的先驱之一。虽然他把实际的静电纺丝过程描述为“一件很平常的事情”,但他和他的同事已经展示了许多方法来创造具有新的有用特性的静电纺丝膜。

静电纺丝是制造连续聚合物纳米纤维的最常用方法,它利用电荷从液体聚合物中提取纤维。当带电聚合物流体喷射出喷嘴底部时,电场迫使流来回摆动,使纤维纵向拉伸,使其直径从100微米缩小到10纳米。

当纤维碰到喷嘴下面的表面时形成一层薄膜。这些静电纺丝膜具有独特的弹性和强度组合,易于处理,使其适合广泛的应用。因为这种膜非常多孔(它们包含85%的开放空间),它们已经被用作高效微粒积聚过滤器,用于真空吸尘器和军用坦克中。

在过去的几年里,拉特里奇的团队已经生产了几种将功能性材料融入静电纺丝膜的纺织品。欧洲杯足球竞彩一个主要的研究重点是通过在聚合物中添加保护化合物,设计出能够抵御生物和化学有毒物质的纺织品。

去年发表在《高分子》(Polymer)杂志上的一篇文章描述了一种这样的材料,它含有能杀死大多数细菌的洗必泰。拉特里奇的团队还在研究肟,这是一种可以分解有机磷的有机化合物,有机磷是许多杀虫剂、杀虫剂和神经毒气的基础。欧洲杯足球竞彩与拉尔夫·兰道化学工程教授艾伦·哈顿(Alan Hatton)合作开发的这些材料,可以用于给医疗设备涂上涂层,或为士兵制作防护服。

拉特里奇和拜耳化学工程教授宝拉•哈蒙德最近在《先进材料》杂志上报道了一种嵌入氧化钛的材料,这种材料可以分解多种工业化学物质,包括苯酚和烯丙醇等有机化合物。欧洲杯足球竞彩

这种纤维为开发新型透气防水材料提供了希望。欧洲杯足球竞彩四年前,道康宁(Dow Corning)的拉特利奇(Rutledge)和兰迪·希尔(Randy Hill)发明了一种极防水的静电纺薄板。Langmuir杂志上描述的这种材料有可能成为GoreTex的廉价替代品,GoreTex是由特氟龙制成的,它是一种比用于制造静电纺丝纤维的聚合物更昂贵的初始材料。最近,拉特里奇的团队与麻省理工学院(MIT)教授卡伦•格里森(Karen Gleason)、罗伯特•科恩(Robert Cohen)、加雷思•麦金利(Gareth McKinley)和迈克尔•鲁伯纳(Michael Rubner)合作,展示了多种使透气静电纺织物防水防油的方法。

拉特利奇目前正在研究由嵌段共聚物制成的电纺纤维,这种纤维可以在纤维内自组装成同心圆柱体。该研究小组在2004年的报告中称,通过同轴静电纺丝技术,这种纤维可以在不染色的情况下给织物着色,或者通过将电极和电解质结合到单个纤维中来创造“可穿戴的能量”。

拉特利奇说:“人们可以通过很多方式来想象如何使用这些东西。”

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