纳米纤维技术介绍

1 纳米纤维技术介绍1． 纳米纤维纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料, 纳米是一个长度单位 ,其符号为 nm，为 1毫米的百万分之一 (l nm=1×10-6 mm)。图1可以直观的比较人类头发（ 0.07-0.09 mm ）与纳米纤维直径的差别。图1 纳米纤维直径尺度示例2 纳米纤维的应用与优势纳米纤维在众多领域都有应用的优势，这些优势被近年来大量的学术论文报导，同时受到了产业界的重视， 一些产品已经在市场上广泛的应用。这些领域包括：空气过滤、液体过滤、能源/ 电池隔膜、生物医学、药物缓释控释、健康和个人防护、环境保护、吸声材料、食物和包装等等。纳米纤维作为过滤材料的优势：纳米纤维在空气过滤和液体过滤材料领域已有市场化的产品， 其进入中国市场的方式均为原装进口。为确保技术壁垒相关企业虽在国内建立了全资子公司， 但不设纳米纤维过滤材料生产线。相关产品有唐纳森公司 Torit? DCE?除尘器、燃汽轮机过滤器 GDX?、汽车引擎过滤器 PowerCore?，唐纳森公司宣称其产品具有无可替代的性能。另有美国贺氏（H&V）公司 FA6900NW、FA6901NW、FA6900NWFR系列空气过滤滤料，以及H&V公司一些型号不明的滤料也2 有使用纳米材料。纳米纤维非织造材料对亚微米颗粒的过滤效率是常规的微米纤维非织造材料（无纺布） 所无法比拟的。 这一特性决定了纳米纤维在空气中颗粒污染物的分离（电子工业、无菌室、室内环境净化、新风系统、工业高效除尘等）和液体中颗粒污染物的分离（燃油滤清器、水处理等）相关领域具有广阔的应用前景。（1）纳米纤维直径小——孔隙尺寸小、过滤效率高过滤材料通常为纤维平面非织造材料（纤维无纺布） ，随着纤维直径的减小，单位面积内的纤维根数显著增加，纤维未搭接处形成的孔隙尺寸显著减小，过滤效率明显提升（如图 2所示）。对于常规过滤材料很难拦截的PM 2.5污染物有很高的拦截效率。图2 纤维直径与孔隙尺寸和过滤效率之间的关系（2）纳米纤维比表面积大——对细微颗粒的吸附能力强纤维直径减小， 纤维比表面积增大。 相同的聚合物形成纤维后， 比表面积 (s)与纤维直径 (d) 的关系式为： ds1∝, 其关系服从图 3中的曲线。 可知，纤维直径从10 μ m减小到 100 nm（0.1 μ m）时，纤维的比表面积增加至原来的1000倍。比表面积的增大，增加了颗粒与纤维接触而被吸附的几率，特别是对常规过滤材料无法过滤的 100-500 nm的微细颗粒的捕捉与分离， 纳米纤维滤料是常规滤...