文献综述(或调研报告):
1.纳米材料介绍
20世纪中叶诺贝尔物理奖获得者Richard P. Feynman在美国物理年会上作了极富预见性的报告:若从原子和分子水平上控制物质,将会出现新的作用力和新的效应。可以用小的机器制作更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造产品,这是关于纳米技术最早的梦想。此后,日本率先开展了纳米物理和纳米化学的研究。K. Kimoto利用TEM研究了结晶行为, 从而提出了“超细粒子结构”的新概念, 即颗粒尺寸小于100 nm的结构, 具有小尺寸、表面与界面和量子尺寸三大效应。20世纪70年代C. Hayash研究了纳米粉体的性质、生产方法以及在物理、化学、生物领域中的应用。从而诞生了“纳米技术”。纳米技术是在20世纪80年代后期、90年代初起得到了急速发展,逐步发展成为一个新兴的学科领域。
从广义上讲,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。从微观和宏观的角度出发,纳米材料属于介观材料,它是处于原子簇和体相材料之间的一种材料。
2.纳米纤维材料的制备
一维纳米结构的形成本质是晶体的线形生长。制备一维纳米结构包含两个基本步骤:即随着构筑基本单元通过均相成核作用而聚集成小簇的成核过程和这些小簇作为晶种来进一步生长的成长过程。普遍的认为,完美晶体的形成需要在固体表面到流动相(气、溶液或熔体)之间的构筑基本单元形成可逆的路径,这样构筑基本单元将更容易的规则排列,来形成一个长程有序的结晶结构。另一方面,必须控制构筑基本单元在可控的浓度下生长以得到均匀的组分和规则的形貌。
静电纺丝法是目前制造纳米级纤维最重要的基本方法,利用高压静电来制备纳米纤维。这种技术的优点在于不仅所制备的纤维是纳米级别的,并且这种纤维架起了纳米世界和宏观世界之间相互关联的桥梁。更重要的是,静电纺丝法适用于几乎所有可溶可熔的高分子材料。从公开发表的文献可知,到目前为止,用这种方法可将包括高分子、导电高分子、生物高分子以及液晶高分子等在内的近百种高分子纺织成相应的纳米纤维。
- 静电纺丝
静电纺丝技术的原理是高压静电场使聚合物溶液或熔体带电并产生形变,在喷头末端处形成悬垂的锥状液滴。当液滴表面的电荷斥力超过其表面张力时,在液滴表面就会高速喷射出微小的带电聚合物液体流。这些射流在一个较短的距离内经历电场力的高速拉伸、溶剂挥发与固化,最终沉积在接收极板上,形成聚合物纤维。
