生物基静电纺纳米纤维空气过滤材料研究

可吸入颗粒物是常见的空气污染物之一,空气过滤是治理颗粒污染物的有效方法。静电纺纳米纤维在空气过滤领域应用广泛,但其难以降解,过度使用会造成污染。生物基聚合物具有可生物降解性,可替代传统空气过滤材料。介绍了空气污染及其空气过滤机理,概述了静电纺丝技术及静电纺纳米纤维膜的性能,分类介绍了纤维素、壳聚糖、蛋白质、其他新型生物基静电纺纳米纤维材料的应用前景,及其在空气过滤方面的研究进展。最后探讨了生物基静电纺丝空气过滤材料存在的问题和面临的挑战。     

静电纺蛋白质和多糖纳米纤维及其在食品行业的应用进展

静电纺丝技术是一种简单且有效地制备纳米纤维的方法,所得纳米纤维具有纤维直径可控、孔隙率高及比表面积大等优良特性,在生物医学、过滤材料、传感器、酶固定化及食品包装等领域具有良好的应用前景。应用于食品行业的电纺纳米纤维必须生物相容性好、毒性低且可生物降解,故目前常采用蛋白质和多糖等天然聚合物进行静电纺丝。本文主要综述了含蛋白质(大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白等)或多糖(壳聚糖、透明质酸、淀粉、普鲁兰多糖等)电纺纳米纤维的制备过程、电纺过程中各主要因素对纤维形貌的影响,所得纳米纤维的特性及其在食品行业,包括抗菌保鲜、抗氧化和控制释放等方面的潜在应用,并展望了静电纺蛋白质和多糖纳米纤维未来的研究方向。     

静电纺SF纳米纤维膜的制备研究

静电纺丝技术是一种简便、快速而高效的制备纳米纤维的方法,其设备简单易操作,再生丝素蛋白由于具有良好的机械性能、生物相容性、控制生物降解性以及易加工性而在许多领域都有很好的应用。近些年来通过静电纺丝技术制备的纳米丝素纤维膜在过滤、组织工程支架等方面的研究方兴未艾。文章用三氟乙酸作溶剂,制备丝素的静电纺丝纳米纤维,并对乙醇处理后的静电纺纳米纤维形貌特征、力学性能等性质进行了研究与分析。本实验对比了纳米纤维处理前后的变化,为SF纳米纤维的进一步应用提供了理论依据。     

静电纺多级结构空气过滤材料的研究进展

为促进静电纺纳米纤维在空气过滤领域中的应用,开发性能更加优异的新型纳米纤维空气过滤膜,以近年来国内外静电纺丝技术制备多级结构纳米空气过滤材料的相关研究为基础,综述了静电纺制备具有微纳米凸起、纳米蛛网、层层复合、多孔、刺状、树枝状及核壳等结构空气过滤材料的最新研究进展,分析和讨论了多级结构微纳米空气过滤材料的制备方法,指出了现有研究中存在的不足,并对未来的发展方向进行了总结和展望。认为多级结构可有效实现过滤材料高效率、低阻力、高强度、阻燃等的功能化,相较于传统的纳米纤维过滤材料具有更好的应用前景。     

石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料的制备

对适用于全新风系统的高效低阻并具有抑菌性能的复合空气过滤材料进行研发。先将聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维膜沉积到优选的丙纶(PP纤维)针刺过滤材料上,测试其过滤性能,采用极差分析和灰色聚类分析法选出最优静电纺丝工艺参数;再配制石墨烯质量分数分别为0.5%、1.0%和1.5%的石墨烯/PAN静电纺丝液,基于最优静电纺丝工艺参数,制备石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料,测试并分析其过滤性能和抑菌性能。结果表明:制备PAN静电纺纳米纤维膜的最优静电纺丝工艺参数为PAN质量分数11.0%、纺丝电压15 kV、注射速度0.84 mL/h、接收距离14 cm;在最优静电纺丝工艺参数条件下,石墨烯质量分数为0.5%时,石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料的过滤性能最好。石墨烯/PAN静电纺/PP纤维针刺复合空气过滤材料高效低阻,并具有优良的抑菌性能,适用于全新风系统过滤室内空气中的微细颗粒物。     

聚丙烯腈静电纺/聚丙烯熔喷复合材料的制备及过滤性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为原料,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂制备纺丝液并进行静电纺丝,用熔喷聚丙烯(PP)非织造材料为基材接收静电纺PAN纳米纤维膜,制备PAN静电纺/PP熔喷复合材料。研究了静电纺丝工艺参数对纤维直径及均匀度的影响,优化了静电纺丝工艺,在此基础上改变纺丝时间控制熔喷非织造材料表面复合的静电纺纳米纤维含量,通过AFC-131滤料性能测试系统测试了PAN静电纺/PP熔喷复合材料的空气过滤性能。结果表明,在熔喷非织造材料喷覆静电纺PAN纳米纤维膜后,过滤效率明显提高,颗粒越小,过滤效率提高越多,且随喷覆时间的增加,过滤效率提高,滤阻增加,但滤阻增加值小于过滤效率增加值,综合考虑在纺丝时间为10min时,可以制备高效低阻的PAN静电纺/PP熔喷复合非织造过滤材料。     

串珠纤维对静电纺纤维复合滤纸结构和性能的影响

本研究制备了静电纺串珠纤维复合滤纸和静电纺纳米纤维复合滤纸,对其微观形貌和孔径等结构特性以及过滤阻力、过滤效率和容尘量等过滤性能进行了分析。结果表明,静电纺串珠纤维复合滤纸和静电纺纳米纤维复合滤纸的纺丝层纤维平均直径接近,分别为225、250 nm。通过控制纺丝时间使二者的初始过滤阻力相近时,静电纺串珠纤维复合滤纸过滤效率为73.1%,静电纺纳米纤维复合滤纸过滤效率为38.2%。相同测试条件下,静电纺串珠纤维复合滤纸阻力上升速度比静电纺纳米纤维复合滤纸慢,达到相同终止阻力时,静电纺串珠纤维复合滤纸的作用时间更长、容尘量更大,二者的容尘量分别为119.29、96.23 g/m~2;并采用仿真模拟软件GeoDict建立模型,探究了两者阻力变化情况和容尘量的差异。     

制备纳米纤维的静电纺丝接收器研究进展

静电纺丝是制备纳米纤维的重要方法,在众多领域具有较强应用价值,引起广泛关注。所得纳米纤维的取向和结构对其性能有重要影响,近年来研究主要集中于如何获得结构不同、形态各异的电纺纤维材料,以满足不同领域的使用要求。接收器作为静电纺丝装置的重要部分,决定电纺纤维的分布与组合。目前,通过对接收器进行改进已经能够制备三种基本结构电纺纤维材料,分别是排列规则纳米纤维线、图案化纳米纤维膜和三维纳米纤维体。本文简述静电纺丝原理,分别对比三种类型纳米纤维结构制备中所采用的不同接收器结构特点和收丝效果。该综述可供纳米纤维材料制备、静电纺丝装置改进和静电纺丝技术应用等研究参考。     

静电纺丝制备无机纳米纤维及应用进展

文章介绍了静电纺丝技术的原理及通过静电纺丝技术制备无机纳米纤维的方法,简要综述了电纺无机纳米纤维的应用。     

静电纺丝法制备高效空气过滤材料的研究进展

为更好地通过静电纺丝技术制备高效空气过滤材料,促进静电纺丝纳米纤维膜在高效空气过滤领域的产业化应用,全面综述了近年来国内外关于静电纺丝技术制备高效低阻和功能型高效空气过滤材料的最新研究成果。对具有球状、纳米蛛网结构的三维立体高效低阻滤材、驻极体增强高效低阻滤材,以及具有耐高温、抗菌和可降解特性的功能型滤材进行了重点介绍,并回顾了其研究进展,分析和讨论了现有研究中存在的问题和不足。认为静电纺丝纳米纤维膜具有生产工艺简单高效、结构可控、分离精度高、适用性广泛等显著优势,在高效空气过滤领域的发展和应用前景十分广阔。     

静电纺取向纳米纤维的制备及在组织工程中的应用进展

为拓展静电纺取向纳米纤维的应用领域,进一步提高收集静电纺取向纳米纤维的取向度和效率,综述了利用改变接收装置来制备取向纳米纤维的多种方法,根据接收装置的不同,主要分为旋转式收集法、水浴收集法和平行板收集法.简单分析了各种方法的基本原理和优缺点,阐述了取向纳米纤维在生物组织工程领域的重要应用,通过研究人员一系列的研究成果证...     

静电纺纤维在生物医药应用领域的研究进展

随着人们对纳米纤维材料特殊性能和高度适应性认识的不断提高,越来越多的研究在关注纳米纤维的制备方法。其中,静电纺丝技术是一种操作简单、原料适应性广且易于实现规模化生产的纺丝方法。静电纺纳米纤维具有较高的比表面积及孔隙率,在生物医药领域有着广泛的应用。介绍生物医药应用领域静电纺纤维的研究状况,着重阐述静电纺技术在组织工程支架、药物控释、创伤敷料、生物酶固定化、生物传感器及医学诊断应用等方面的最新研究进展。     

批量制备静电纺有序纳米纤维的研究进展

静电纺丝是一种常用且有效地制备纳米纤维的方法,但其制备的纳米纤维多为无序排列结构,具有各向同性、力学性能较差等缺陷,限制了纳米纤维的应用。因此,对静电纺丝装置进行相应的改进,从而得到具有各向异性且力学性能较好的有序纳米纤维,可进一步拓宽纳米纤维的应用领域。此外,传统单针头静电纺丝技术制备效率低,使得静电纺有序纳米纤维产量不高。为了提升产量,研究人员提出了多针头及无针头静电纺丝技术。本文从静电纺有序纳米纤维和批量制备静电纺纳米纤维两个角度出发,重点分析了为提高纳米纤维有序度和生产效率而使用的各种静电纺丝设备,系统概述了批量制备静电纺有序纳米纤维的研究进展。     

静电纺丝多孔碳纳米纤维制备与应用研究进展

为更好地通过静电纺丝技术制备多孔碳纳米纤维,综述了近年来国内外静电纺丝技术实现工业化的可行性,静电纺丝制备多孔碳纳米纤维的方法、多孔结构类型以及多孔碳纳米纤维的应用等方面的最新进展。主要介绍了聚合物与聚合物共混以及聚合物与无机粒子共混静电纺丝多孔碳纳米纤维的2种方法的制备原理及所制得多孔碳纳米纤维的特点,并根据孔结构形状将多孔碳纳米纤维分为中空结构、介孔结构、多级孔结构和碳壳-蜂巢芯结构等类型。最后介绍了静电纺丝多孔碳纳米纤维在电化学、储氢、催化和吸附等领域的应用情况,并对未来多孔碳纳米纤维的发展前景进行了展望。     

静电纺短纤维的制备及其生物医学应用

传统静电纺纳米纤维常作为组织工程支架被用于修复缺损部位,往往必须借助外科手术有创植入,极大限制了其在生物医学领域中的应用。为促进静电纺丝技术的开发和应用,综述了静电纺短纤维的制备及其功能化的方法,分类介绍了功能化短纤维在诊断检测、治疗和组织工程这3个方面的生物医学应用;系统分析通过调节工艺参数、后续加工等方式保留静电纺纳米纤维膜的内在功能,以及基于其小尺寸和单分散性,避免纤维膜植入所造成的机体侵入创伤;最后,结合静电纺短纤维当前发展情形分析了其在生物医学领域应用中所面临的挑战和未来的发展前景。     

丝素蛋白纳米纤维非织造布及其在组织工程中的应用研究

丝素蛋白水溶液经过静电纺丝制得纳米纤维非织造布,经甲醇浸渍后,对其结构形态和力学性能进行了对比研究;以甲醇浸渍后的丝素蛋白纳米纤维非织造布作为生物工程支架材料,体外接种内皮细胞,研究了细胞在材料表面的粘附和增殖情况,并对材料在生物工程领域的应用进行了探讨。     

豌豆分离蛋白-普鲁兰多糖共混溶液性质及静电纺丝纳米纤维形貌的研究

为制备基于天然聚合物(蛋白质、多糖)静电纺丝纳米纤维,本文将豌豆分离蛋白和普鲁兰多糖以质量比1:1混合制备共混溶液,研究共混溶液的浓度(10.0%~25.0%,w/v)对共混溶液性质及静电纺丝纳米纤维形貌结构的影响。通过测定共混溶液的性质(包括pH、表面张力、电导率以及表观粘度)以及静电纺丝纳米纤维的微观结构,来确定最佳的共混溶液浓度。结果表明,不同浓度的共混溶液pH基本维持中性范围内,表面张力在37~47 mN/m范围内波动,随着共混溶液浓度的增加,其电导率显著降低(P<0.05),而且表观粘度显著增加(P<0.05)。与此同时,当共混液浓度大于20.0%时,才开始形成静电纺丝纳米纤维,其中以22.5%和25.0%的共混液制备出的静电纺丝纳米纤维具有形貌良好和直径均匀的特征。     

Electrospinning and characterization of poly (vinyl alcohol)–sericin nanofibers as a potential for tissue engineering applications

Poly vinyl alcohol (PVA) is a hydrophilic, biocompatible, and biodegradable polymer which has found application in biodrugs and tissue engineering. Sericin accompanying silk is a waste which is produced in scouring silk and has interesting properties which has attracted the attention of researchers. Silk sericin is also hydrophilic, biodegradable, and biocompatible. Moreover, it is cheap and anti-cancerous. Mixture of PVA and sericin in the form of 2D membrane or 3D hydrogels has been employed to heal skin damages. This research aimed at electrospinning PVA–sericin blend nanofibers in the form of a mat which has applications in tissue engineering, using dimethyl sulfoxide (DMSO) as an organic solvent. This research showed that the solution of PVA–sericin in DMSO was electrospinnable; however, the addition of urea to the solution made the electrospinning easier. The electrospinning solution contained ratio of 0:100, 10:90, 15:85, 20:80, and 25:75 sericin (%w/w)–PVA (%w/w). The electrospun PVA–sericin nanofibers had an average diameter in the range of 179–285 nm. X-ray diffractometer and differential scanning calorimetry investigations showed no reaction occurring between PVA and sericin. Polyvinyl alcohol 100% was also electrospun in DMSO. Up to now, the electrospinning of PVA in non-aqueous media has not been reported in the literature.     

静电纺动物蛋白纳米纤维研究进展

为拓展静电纺纳米纤维的应用领域,拓宽静电纺丝工艺的材料来源,对国内外近期静电纺动物蛋白纳米纤维的研究进展进行了综述。针对目前静电纺丝工艺中有机溶剂使蛋白质变性的问题,介绍了几种取代有机溶剂的方法,并对这些方法的优缺点进行对比,分析认为水溶性聚合物代替有机溶剂的方法更有利于蛋白纳米纤维在生物医药领域应用;讨论了交联改性及共混改性对静电纺动物蛋白纳米纤维力学性能的影响,对静电纺胶原蛋白纳米纤维在生物医药领域的应用进行了总结;最后针对利用静电纺丝技术制备动物蛋白纳米纤维亟待解决的问题以及未来的发展方向进行了展望。     

静电纺纳米纤维功能性纱线的研究进展

静电纺纳米纤维尺度效应和表/界面效应突出,但集合体的形式单一,结构稳定性较差,力学性能不足,纱线结构的纳米纤维集合体可有效综合纳米纤维和纺织结构双重优势,突破其应用瓶颈并拓宽应用范畴。为此,首先以静电纺纳米纤维构筑功能性纱线为主轴线,从结构成形原理与技术、功能设计与应用角度,系统综述了纳米纤维纱线的最新研究进展;其次从高效可控制备与实际应用等方面深入分析了纳米纤维纱线的潜在问题,并展望了该研究领域的未来发展趋势。研究认为,量小集成的微型高科技器件与量大面广的功能服装面料是各类纳米纤维功能性纱线走向工业化的主要应用途径,高效高品质绿色成形与多功能集成是其未来的发展重点。