纳米纤维

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纳米纤维的认识

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纳米纤维的认识

发布日期:2019-06-12 作者: 点击:

“You won't stink”,穿上这件T恤,保持一整天的清新,即使进行剧烈运动,也不会发出难闻的臭味。这是Nano-Tex公司售卖的一款衣服。

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利用纳米技术,Nano-Tex公司在衣服纤维中创造了一种特殊的分子结构,它们形成一个过滤器,通过吸附,拦截汗水产生的气味分子,防止气味扩散,在洗涤时再将气味分子完全释放。在享受清新气味的同时,仍然兼顾质地柔软,穿着舒适。

这只是纳米纤维的应用之一,下面AG8只为非同凡响就来认识一下这位纳米材料领域的“窈窕淑女”。

什么是纳米纤维?

纳米纤维主要包括两个概念:一是严格意义上的纳米纤维,是指纤维直径小于100nm的超微细纤维。另一概念是将纳米微粒填充到纤维中,对纤维进行改性,也就是AG8只为非同凡响通常意义上的纳米纤维,采用不同性能的纳米微粒,可开发抗菌、阻燃、防紫外线、远红外、抗静电、电磁屏蔽等各种功能性纤维。上文Nano-Tex生产的T恤就是利用纳米纤维技术,体现的是第二种纳米纤维的概念。

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TiO2纳米纤维 

生活中,AG8只为非同凡响最常接触到的纳米纤维就是蜘蛛丝了,不同种类的蜘蛛、不同部位的蛛网,其蜘蛛丝的粗细是不同的,粗的蜘蛛丝直径在微米级,而细的蜘蛛丝直径只有100nm左右,是真正的纳米纤维。蜘蛛丝是自然界产生的最好的结构材料之一,大批量制备人造蜘蛛丝是材料科学家们长久以来的梦想。

纳米纤维的制备方法

静电纺丝法即聚合物喷射静电拉伸纺丝法是制备纳米纤维最常用的方法。通过该过程,带电的聚合物溶液或熔体在高压电场中流动和变形,得到纳米纤维。

纳米纤维的应用领域

纳米纤维在许多领域,如:过滤、催化剂、半导体、光波导、燃料电池、复合材料、组织修复、传感器和扫描探针显微镜等,及许多行业,诸如机械、化学、电子、能源、汽车、航空航天等有广泛的应用。

1、过滤

过滤是纳米纤维最大的应用市场。纳米纤维过滤器在商业领域有着广泛而具体的应用,包括:

? 汽车:发动机油和燃料

? 机械:进气口过滤器,如燃气轮机

? 飞机:用于客舱空气清洁

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纳米纤维口罩

距离AG8只为非同凡响生活最近的自然是用来制作口罩。作为一种优质的过滤材料,纳米纤维可以很好地过滤PM2.5以及各种病毒、杂质,同时,通气更容易,这让人呼吸起来顺畅得多。而与目前大多数空气净化器中使用的HEPA(高效过滤膜)相比,相同的过滤效果下,纳米纤维过滤膜的空气通过率更高,膜两侧压力差也更小。更为关键的一点是,成本低。

2、能源领域

碳纳米管作为新的超级氢吸附剂是一种很有前途的储氢材料,它的出现将推动氢/氧燃料电池汽车及其它用氢设备的发展,并有可能做成燃料电池驱动汽车。随着能源危机和环境污染的日益严重,如何有效利用氢能成为解决这一问题的关键。但储氢环节一直没能突破。1998年,美国Rodriguez等报道,纳米石墨纤维在12MPa下的储氢容量高达23.33L(氢)/g(纳米石墨纤维),比现有的各种储氢技术的储氢容量高1~2个数量级。

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3、电子工业

在电子工业中,由于其独特的物理和机械特性,纳米纤维被用来改进计算机磁盘驱动器的通风性能。此外,在实际应用中,推动电子工业纳米纤维市场的另一个重要因素是材料成本。它具有优于其它材料的结构优势,例如更强的导电性,即更高的载流子迁移率。此前,铟锡氧化物被广泛用作导电材料,但其价格昂贵,目前纳米纤维正发展为常规替代物。

 

4、医疗保健与生命科学

纳米纤维可以在医疗领域的多个方面发挥作用。例如,药品传输,通过设计可以将药品与纳米纤维进行复合,控制药品在人体内进行立即释放、缓和释放和延迟释放。再如,美国维吉尼亚联邦大学的科学家们研究成功了蛋白原纳米纤维天然止血布。利用静电纺丝工艺生产的蛋白原(存在于血液中的可溶性蛋白质)纳米纤维束制成的织物,可以放置在伤口上以减少失血、促进自然愈合。

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纳米纤维市场分析

据“GlobalNanofiber Market2016-2020”统计,2015年,全球纳米纤维的市场约为4.55亿美元,预计2020年将增长至12亿美元,年复合增长率(CAGR)是24.12%。

2015年亚太地区纳米纤维的市场为1.67亿美元,其中,中国占68%。亚太地区纳米纤维无纺布市场潜力巨大。

从应用领域看,全球纳米纤维市场分布如下:

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图:2015年全球纳米纤维市场分布——按应用领域分

纳米纤维以其特有的性能和功能,在传统产业和高新技术领域都有很好的应用并具有广阔的开发前景,其市场潜力巨大。但目前尚缺乏对其安全性的系统研究,科研工作者和企业有必要对纳米纤维进行严格的生态安全性能评估,特别是经过长期跟踪分析的安全风险评估,以保证消费者的安全和环境安全。


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