【毕业学位论文】功能性热塑性纳米纤维的制备与表征

凯指导教师：徐卫林王栋学科门类：工学专业：纺织工程研究方向：功能纳米纤维完成日期：呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解武汉纺织大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权武汉纺织大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日论文题目：热塑性功能性纳米纤维的制备与表征专业：纺织工程硕士生：王凯指导老师：王栋徐卫林摘要本课题涉及一种功能化的热塑性高分子材料在纤维素酯基体中分散、诱导取向和聚集，原位组装成功能复合纳米纤维材料的新型方法。通过采用这种熔融共混挤出相分离的方法，以分散有不同质量分数的功能性纳米材料的聚乙烯醇与聚乙烯的共聚物母粒（分散相，以乙酸丁酸纤维素（基体材料，我们制备了不同质量分数的中功能性纳米材料为磁性的外还制备了纯的们通过电子扫描显微镜(不同的纳米纤维材料的表面形貌进行了表征，通过透射电子显微镜对功能性纳米材料（纳米纤维中的分散状态进行表征，通过广角纳米纤维进行晶体结构分析，为了研究纳米纤维的热学性能以及确定纳米纤维中无机纳米材料的最终含量，我们对复合纳米纤维进行了热失重分析(在常温下对析结果表明，纳米纤维表现出了超顺磁性，而且随着纳米纤维中磁性米纤维的磁化饱和强度也越大。而对于导电性在制备成纳米纤维之后大幅降低。结果表明：磁性纳米纤维在传感器以及生物医药方面具有很好的应用前景。关键词:磁性纳米纤维、熔融挤出、不相容共混体系、热塑性研究类型：应用研究： ：，m er AB)m EM)GA) K : m im m 117本课题的研究路线13223332445516结论52致谢54参考文献5附录界各发达国家都在纳米技术方面投入了大量的研究工作，并在应用方面取得了很大的进展及成果。很多的纳米纤维材料在学术上已经得到了很深入的研究，而在商业上也得到了很广泛的应用。目前，随着越来越多受人瞩目的纳米纤维材料被研究开发成商业产品，纳米纤维材料在很多的领域都得到了快速的发展及应用，例如化学高分子材料、卫生保健、生物技术、电子与计算机行业及各种安全装置等。然而目前对于纳米纤维材料的工业化生产，国内外还处于起步阶段，仍需更深入和广泛的研究。严格意义上来讲纳米纤维的直径小于100纳米；同时，包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性后的纤维材料也称为纳米纤维材料。纳米纤维的主要特点对于大多数材料来说，当尺寸小纳米级尺寸时，其本身的物理和化学性能将有所改变，继而拥有大尺寸材料所没有的特殊性能，而纳米纤维材料的特点主要是体现在以下几个方面：（1）表面效应当纤维材料尺寸越小，比表面积就越大，由于表面粒子缺少相邻原子的配位，因而表面能增大极不稳定，材料便易于其他原子相结合，显现出较强的活性。（2）小尺寸效应当纤维材料的尺寸小到与光波的波长、超导态的相干长度透射深度或传导电子的德布罗意波长近似甚至是更小时，其周期性的边界条件将被破坏，粒子的光、声、电磁、热力学性质将会改变，如分色变色、屏蔽电磁波、熔点降低、吸收紫外线等。（3）量子尺寸效应当离子尺寸一直减小，直到一定程度时，费米能级附近的电子能级便会由准连续变为离散能级，此时，原为导体的物质则有可能变为绝缘体，反之，绝缘体同样有可能变为超导体。（4）宏观量子的阳隧道效应隧道效应是指微小粒子在一定情况下能穿过一定厚度的障碍物体，就像障碍物体里面有了隧道一样，使得粒子可以以一定的概1绪论2率通过。然而，纳米纤维材料最主要的特点就是其比表面积大，从而导致了纤维材料的表面能及活性的增大，继而产生了小尺寸效应、表面或界面效应、宏观量子隧道效应等，使纤维材料表现出了特殊的化学及物理性质。现如今随着纳米技术的不断发展，各种不同种类的纳米纤维材料出现在学术界甚至是市场上，并且得到深入的研究及广泛的应用。根据构成纳米纤维的材料的不同以及制备方法的不同，纳米纤维主要有以下几类：1）高分子材料纳米纤维，指的是由有机高分子材料制备的纳米纤维材料，一般是经过静电纺丝、自组装等方法制备而来；2）复合纳米纤维材料，指的是不同的材料经由制备方法制备而成的纳米纤维材料，可以是有机高分子材料之间的复合，也可以是有机材料与功能性无机材料杂化后而制备的纳米纤维材料；3）无机纳米纤维材料，指的是由无机材料构成的纳米纤维材料，主要包括有纳米碳纤维、碳纳米管或无机氧化物的纳米材料，例如比较常见的二氧化硅纳米纤维、二氧化钛纳米纤维等。0100微米）甚至是纳米级（1100纳米）时，纤维材料就会表现出很多特殊的化学及物理特征，例如很大的比表面积纤维材料的尺寸由微米级小到纳米级后，其比表面较原来将会增加3到5个数量级，较高的表面活性能，以及较其他任何形式的材料更加优异的机械性能（刚度和拉伸强度）。这些优异的性能使得纳米纤维成在很多领域具很大的应用潜力，同时，很多的纳米纤维的制备工艺在今年来得到深入的研究及快速的发展，如描绘法1、模板法2相分离法4、自组装法5静电纺丝法7，下面对它们进行一一介绍。制备纳 米纤维该方法类似于纺丝行业中的干法纺丝，这种方法可以制备出单根的纳米长丝，但是，这种方法只适用粘弹性的材料，因为纳米纤维在该制备过程中是被拉伸成形的，纤维材料本身必须具有一定的粘弹性才能克服纤维成形过程中产生的拉力从而制备出连续的纳米纤维。对于截面直径在1微米以下的纳米纤维，一般都是通过挤出或拉伸制备而来，而且制备出来的都是纳米纤维集合体，然后经过后续模具或其他物质进行的分离制备而来。但是这些经过分离方式制备的纳米纤维都不能做到以单根形式存在。现在已经有单根的金属纳米线通过描绘法制备出来，这种纳米纤维在横截面上以及长度上都是纳米级的。1绪论3通过描绘法制备纳米纤维需要粘度比较大的材料，以克服制备过程中较大的拉伸形变，另外拉伸过程在纳米纤维材料的固化过程完成之后就要停止的，若是加工熔融材料，这种过程的完成由冷却实现的，若是对于溶于溶剂的材料，这个固化过程是靠溶剂的挥发实现的。这些制备工艺所制备出来的纳米纤维的直径受很多工艺参数的影响，比如牵引速度、冷却或挥发速度、以及纳米纤维的具体材料等。制备纳 米纤维该方法指的是用一个具有纳米孔洞的膜或者是一个纳米细管或者是其他形状的材料来做为模板，向模板中填充流动性的材料，待凝固或干燥之后便可以制备出纳米级别的纤维材料，该方法最重要的特点在于它适用于很多种的原材料来制备成纳米纤维，比如导电高聚物纳米纤维、金属纳米纤维、半导体纳米纤维和纳米碳纤维等。但另外一方面，利用该方法制备不了单根的连续不断的纳米纤维。模板法制备纳米纤维具有很多有趣和有用的特点，首先，这种方法非常常见，很多人都用这种方法制备纳米管状的或纳米纤维状的导电高聚物、金属纳米纤维、半导体纳米纤维、纳米碳纤维、以及其他材料的纳米纤维；另外，利用这种方法可以制备纤维直径非常小的纳米材料，甚至可以达到3纳米，而对于其他方法，这么小的尺寸很难达到；而且，由于该方法用到的模板上的小孔是单分散相的，我们可以制备单分散相的纳米纤维；最后，在这些模板的小孔里面制备的纳米纤维材料或纳米管状材料可以从小孔中以单根的形式分离并且收集起来。出相分 离方法制 备纳米纤 维该方法要先后经历溶解、凝胶化、萃取、凝固、干燥之后形成纳米级的多孔泡沫材料，用该方法可以制备较大批量的纳米纤维，但是制备过程工序复杂、历时较长。这种方法主要适用于互不相容的两种组分的热塑性高聚物，当两种材料熔融共混挤出的时候，含量较少的材料会在含量较大的材料中形成分散相的熔融微粒，分散单位在挤出的时候会由球型慢慢转变为椭球形，当单位之间有接触的时候会由于尖端较大的表面张力而连接在一起，最后经过牵伸变形成为分散在含量较大的基体材料中的纳米纤维。如美国加利福利亚大学戴维斯分校的王栋、孙刚等人就利用这种方法制备了热塑性纳米纤维并对热塑性聚烯烃/酸乙酸纤维素)共混体系熔融挤出制备纳米纤维做了很多的研究，包括有(T、0。从图中可以看出，热塑性聚烯烃类的纳米纤维制备过程分为a、b、c、d、熔融共混挤出的过程中，20%热塑性聚烯烃材料以微米级熔融小颗粒的形式均匀分散在80%的基体材料1绪论4醋酸乙酸纤维素是由于聚烯烃材料与共混体系经熔融挤出的时候，以球形单位存在的聚烯烃材料会被因外界压力产生拉伸变形成为椭球形，经过进一步的拉伸变形，聚烯烃单位之间会因表面张力而结合在一起，成为存在于基体材料混合材料固化之后将0丝方法该方法制备纳米纤维是近年来学术界最广泛应用的方法，被认为是一个高效率生产聚合物纳米纤维的技术，近年来，越来越多各种不同的高聚物材料经由静电纺丝方法制备成超细纳米纤维，其中大部分是溶液纺丝液，即将高聚物材料溶解到有机溶剂中作为静电纺丝液，也有一部分是熔融纺丝液，是指把高聚物高温熔融后作为静电纺丝液。以此技术制备的纳米纤维在很多方面，尤其是纳米复合材料的增强材料方面具有很大的应用潜能。自二十世纪八十年代以来，尤其是近年来，正如文献11中所介绍的，静电纺丝技术由于其能将很多种的高聚物加工成超细纤维或是纳米纤维，得到社会很大的关注。数据表明静电纺丝方法在近年来收到了越来越大的关注，时至今日，大约已经有上百种高聚物经过该技术制备成超细纤维，这其中大部分是将高聚物溶解在有机溶剂中作为纺丝液，小部分是将高聚物高温熔融后作为纺丝液。尽管现阶段对静电纺丝技术方法及其在各领域应用前景的在学术上的研究很多，但是对静电纺丝的理解还很有限。下面来简单介绍一下静电纺丝技术的基本原理、研究参数、以及在各领域上的应用。2。该装置中有三个基本要件以满足静电纺丝过程：一个高电压装置、一个带有很小直径针头的毛细管、以及一个金属收集筛网。在电压的两端各接一个电极，其中一个电极放在纺丝溶液或纺丝熔融体中，使纺丝液带有静电；另一个电极接在金属收集网筛上，在大多数情况下，1绪论5收集网筛只是接地，如图1所示。在静电纺丝过程中，毛细管中的高聚物溶液或高聚物溶溶体会在电场的作用下从针头处先形成一个带电液珠，接着带电液珠会从针头喷出形成一束带电液体，喷出的带电液体在到达金属收集网筛之前由于电场的作用会继续进行拉伸形变，然后固化或者溶剂挥发，最后收集在金属网筛上就形成了一张连续的纳米纤维膜7在静电纺丝过程中有很多的参数会影响高聚物纳米纤维的成型过程，这些参数包括：纺丝液本身的特征参数如粘度、弹性、导电性以及表面张力；主导变量包括毛细管中的液体静压力、针头处的电势以及针头与金属收集网筛之间的距离；周围环境因素比如温度、湿度以及室内的气流速度等。静电纺丝制备纳米纤维的方法应用非常广泛，其中一个最重要的应用就是在纳米复合材料中作为增强材料。因为相对于同种材料的传统纤维，纳米纤维具有更好的机械性能，而且，纳米纤维增强的纳米复合材料会拥有附加的优点，比如说如果纳米纤维材料与基体材料的折射率不同，该纳米复合材料会由于光的散射可以成为一种非透明的材料。另外，静电纺丝技术还经常应用到其他的应用领域，比如用于过滤，或者生物医药中的药物释放、组织模板、医用敷料，化妆品，防护服，以及传感器等等。图12们已经不满足于制备单一高聚物材料的纳米纤维，功能化得纳米复合纤维，由于其在光学、电学、以及化学性质等方面的相对提高，受到人们越来越多的关注，在传感器、过滤膜、微电子与光子装置、生物医药、再生能源和防卫安全等方面具有广泛的应用潜力13然而对于纳米纤维的功能化改性，一般都是通过往纳米纤维中添加功能纳米无机材料，这是由于功能纳米无机材料不仅可以对纳米纤维进行功能化改性，而且其本身具有不易分解、耐高温、功能持久、毒性低的特点，还能与聚合物本体之间具有较好地混匀的优点。但对于无机纳米材料，分散性差以至于容易产生团聚现象的问题是无机纳米材料在应用中最大的难题。下面介绍一些常见的纳米纤维功能化改性的方法及其应用领域。米颗粒磁性纳米材料在近年来作为一种新兴的功能纳米无机材料，由于其独特的物理化学性质，使其在研究和应用当中表现出与传统磁性材料不同的特殊用途。很多领域都有广泛应用，例如磁流体、磁记录材料、催化、医药等方面，而将于其广泛的应用领域，也成为社会研究与讨论的热点。目前，对高分子聚合物中填充美国的经制备出以0，通过对备出不同形态结构的出不同的纺丝工艺对其形态结构的影响，确定最佳的纺丝工艺。另外，对不同质量分数的纺丝液进行了流变测试、红外光谱分析以及出不同浓度的后，通过纳米复合纤维的与纯米复合纤维一方面经过一方面比磁饱和度与比如南台湾大学的过静电纺丝方法制备了对其结构与磁性特征进行了测试表征，结果表明，尽管且，通过对表面活性剂、溶剂以及静电纺丝参数进行调整，将会对磁性纳米颗粒的分散性进行改善，制备出磁性颗粒分散更均匀1绪论7的、纤维直径更加均匀的纳米纤维21。米碳管纳米碳管自1991年被2备受关注，这是由于它在很多方面都有巨大的应用前景，比如纳米光电设备、超导体、电子机械传动器、电化学电容器、纳米线、以及纳米复合材料23碳纳米管是典型的层状中空结构,构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。管身由六边形碳环微结构单元组成,端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，径一般为220于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：其独特的结构是理想的一维模型材料;巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的10倍，重量则只有钢的1/6;同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。科学家们还预测碳纳米管将成为21世纪最有前途的纳米材料，纳米碳管中有单壁纳米碳管(25、双臂纳米碳管（26和多壁纳米碳管，制备方法有电弧放电法、激光烧蚀法、固相热解法、以及离子或激光溅射法等。纳米碳管具有极好地力学性能、电学性质、热学性质和磁性，而这些性质的数量级大小要依赖纳米碳管的直径和种类，由于纳米碳管具有这些优良性质，它经常被用于高性能聚合物复合材料的增强材料，每一年，关于添加纳米碳管制备复合材料的文章和专利的数量都在增加，很多不同的高聚物材料被用来与纳米碳管复合成为纳米复合材料，包括热塑性高聚物、热固性树脂、液晶聚合物、可溶性聚合物、共轭聚合物等等27这些高聚物的很多性能在添加碳纳米管之后会有很大的提高，例如抗张强度、拉伸模量、韧性、玻璃化温度、热传导性、电学性质、耐溶剂性、光学性质等等31。学术界第一次报道将纳米碳管添加到高聚物中制备复合纳米材料的是此以后就有大量的学者投入到对在高聚物中添加纳米碳管制备所制备的纳米复合材料的力学性能以及电学性能的研究工作中。但是纳米碳管在对聚合物力学性能或电学性能增强的方面还具有一些自身缺陷，比如纳米碳管的团聚现象就对所制备的纳米复合材料的力学性能和电学性能具有很大的阻碍作用，另外，由于纳米碳管其自身的尺寸极小，其本身会产生卷曲和扭曲的现象，所以导致了存在于高聚物中的纳米碳管对高聚物性能的提高效果并没有想象的那么理想，这对纳米碳管在应用上带来了很大的阻碍。目前，有很多人致力于于建立一个能够阐述纳米碳管如何从强力上对聚合物的力学性能进行增强以及纳米碳管的添加如何使得聚合物具有导电性能的模型，然而纳米碳管1绪论8能起作用的先决条件就是它在聚合物基体中的有效分散以及它能够与周围聚合物基体间产生较强的化学亲和力（非共价键或者共价键）。现如今，已经有很多对纳米碳管进行改性的方法被证明能够有效地将纳米碳管均匀分散到聚合物基体内，进而使得聚合物基体产生有效地热力学润湿效应32。另外一个比较普遍的方法就是在纳米碳管上接枝大分子链，而且相对于在纳米碳管上接枝较小分子量的分子，接枝分子量较大的分子链之后的碳纳米管与聚合物基体间具有更好的亲和力。对于经纳米碳管改性的聚合物分为两类，不同点在于纳米碳管与聚合物基体间的结合是否是共价键。对纳米碳管进行改性除了是为了改善纳米碳管与聚合物基体间的化学亲和力以外，还是为了制备在力学性能和电学性能上能够有效提高的碳纳米管/聚合物基体纳米复合材料。众所周知，纳米碳管在聚合物基体中的任何形式的团聚现象都会对该复合材料的力学性能产生较大的负作用，就好比该现象使得外力并没有有效的从聚合物基体上转移到纳米碳管上33。到目前为止，大部分通过添加较小质量分数纳米碳管的材料都无法达到已经实现商业化的聚合物复合材料的力学性能，而对于电学方面的应用，渗透阀值在纳米碳管质量分数很低的情况下就可以达到，以至于在聚合物基体中不需要添加很多的纳米碳管就可以使得聚合物具有理想的导电性能34。现在也确实有很多的通过添加纳米碳管制备导电聚合物的制备工艺正在被开发并且尝试，通过这些努力，一定会得出一些有用的结论。从拉伸模量来讲，很多的研究都已经证实了对纳米碳管的化学改性从很大程度上提高了树脂基体的拉伸模量35。在前面也提到过，这是对纳米碳管表面修饰进而改善纳米碳管的分散性和外力转移的结果。但是令人失望的是纳米碳管增强之后的聚合物材料并没有达到纳米碳管的拉伸强度的数量级，只有60到1596。关于导电性质的研究，我们可以把添加纳米碳管前后材料的导电性进行比较，比较结果很明显，通常情况下，在添加一定的纳米碳管之后材料的导电性比原来增加了数个数量级。尽管对很多种的热固性材料和热塑性材料在添加纳米碳管之后导电性能进行了大量的研究，但是还是很难对从微观上对导电性能进行一个系统的解释，不过可以肯定的是，在基体材料中添加较小量的单壁或者多壁纳米碳管就可以使材料获得很好的导电性。可想而知，光凭借这个结果，就可以断言纳米碳管今后的商业可行性，而关键就在于纳米碳管在基体材料内有效的分散情况。因此，纳米碳管将很有可能替代现在工业上普遍应用的炭黑来制备导电复合材料。他无机 纳米颗粒除了用四氧化三铁纳米颗粒制备磁性纳米纤维和添加纳米碳管制备高强力纳米纤维或导电纳米纤维以外，还有很多的无机纳米材料被用于高聚物复合纳米纤维的制备研究，包括一些过渡金属纳米材料和稀土氧化物纳米材料37，例如8,9,0,及1。如纳米增强材料、催化、传感器、光电、生物医药等。根据不同的应用领域，高聚物材料必须具备特殊的性能要求，例如，高聚物材料是亲水性还是疏水性、是否具有生物相容性或者可生物降解性，是否具有很高的刚度或者强力、再或者是否具有压电性能以及热电性能等。一般情况下，仅仅单一的一种合成材料很难满足这些多方位性能要求。除此以外，纳米纤维为了满足一些特殊的应用要求，还必须具有一些复杂的架构，例如核壳纤维、管状纤维、或者多孔纤维，再或者添加半导体和无机纳米颗粒形成多组分结构，以满足不同的应用要求。下面就从几个方面概括一下纳米纤维的应用领域。料领域对于传统的微米级纤维材料来讲，比如说碳纤维、玻璃纤维、样的复合材料具有更高级别的结构性能如高模量或高强力。而要达到这种较高的性能，仅仅靠单一的材料是很难达到的。而对于纳米纤维材料，同样可以应用到纳米复合材料中。这是由于在材料相同的情况下，纳米纤维比微米级纤维具有更好的力学性能，于是，就可以通过添加纳米纤维材料来实现更高级别的纳米复合材料。例如纳米纤维/环氧树脂纳米复合材料42。先是用静电纺丝方法制备了尼龙纳米纤维膜，再将膜用酒精洗涤干净后在室温和正常大气压的环境下干燥，接着将纳米纤维膜浸润到稀释后的环氧树脂中，待环氧树脂固化以后，就可以得到尼龙。在之后对该纳米复合膜与纯的环氧树脂膜都进行了强力测试，结果表明，尽管该纳米复合膜中尼龙纳米纤维的量很少，但是相对于未经纳米纤维增强的纯环氧树脂膜，该纳米复合膜在刚度和强度上具有很大程度的提高。通过对该纳米复合膜进行元素分析和热学分析，可以确定该复合膜中纳米纤维的含量，学领域而在应用方面，国内外的学者对纳米纤维材料的研究也很多，尤其是在生物医学方面，纳米纤维有着巨大的应用潜力。从一个生物的观点来看，几乎人类大多数的的组织和器官都具有纳米纤维的形式或结构，比方说骨骼、牙齿、胶原蛋白、软骨组织以及皮肤等。于是，可想而知，纳米纤维是可以应用到生物医药当中，并且在生物医学方面具有很大的应用前景。1绪论10现如今有很多的高聚物纳米纤维被提出可以应用于人体上的软组织例如血管、胸部等，另外，现在已经有大量的研究报道指出，利用静电纺丝方法，在硬质人造植入组织上包覆一层薄薄的多孔纳米纤维膜43这层包覆的膜具有梯度纤维结构，作为人工植入组织与本体组织间的界面，可以有效的降低本体组织的排异现象，有效的提高了人工植入组织在人体内的与本体组织之间的生物相容性。如2005年6月在是将加到甲基丙烯酸盐酯和聚乳酸通过静电纺丝制备出直径在50到300纳米范围内的纳米纤维47，然后以其为药物载体在磁场的诱导下进行药物传递、释放以达到精确治疗的效果。最后发现，更大程度上增加了该载体的超纯磁性，使其在药物释放和治疗过程中具有更理想的效果。再比如吕刚、何芳等人通过静电纺丝方法将备了过一系列的实验表明，该复合纳米纤维可以进行有效可控的药物释放以及对白血病癌细胞进行有效的检测47。再比如韩国忠立大学的乙醇酸复合纳米纤维48，该纳米材料被用于制造纳米纤维结构的仿生支架。结果表明，该纳米纤维是两相分离的纳米纤维结构，因为聚乙醇酸和甲壳素是互不相容的，而且发现，聚乙醇酸/甲壳素纳米纤维中的聚乙醇酸比纯的聚乙醇酸更容易降解，这是由于复合纳米纤维中存在亲水性的甲壳素导致的。另外，通过对该仿生支架进行正常人类细胞测试发现，人类的细胞在该纳米支架表面的附着性和再生传播性都很理想，可应用于生物组织支架领域。除了以上的这些领域以外，功能性纳米材料在其他的生物医学方面也有很大的应用前景。比如说人体组织模板49、外伤敷料50、药物传送51等。面而在再生能源上的应用方面，在锂电池上的应用。如中国科技大学材料科学与工程学院的L,作高性能锂电池的电极48。现将制备出复合纳米纤维之后再在不同的温度下进行碳化处理，得到相应的C/果表明，高了电极的润湿性以及导电性，与纯碳纤维电极相比较，C/军用防护服主要是为了在战士们面对恶劣天气、炮弹轰击的时候，以及面对核辐射活着生化武器威胁的时候，可以尽可能的提高战士们在战场上的存活能力、持久力、以及战斗效率，还可以保护平民免于或者减轻恐怖袭击带来的伤害。而现在通用的防护服都包含有碳吸附剂，这使得防护服不仅在透水性上具有很大的缺陷，而且额外增加的负担很重，严重影响了防护服在穿着上的舒适性。于是，人们越来越需要又具有很好的透视透气性、又能吸收或过滤有害毒气和化学试剂、又能吸收外来的有害辐射、又具有在很多溶剂中都不溶解的轻质织物，来作为防护服的面料。由于纳米纤维面料有很高的比表面积，当用功能性的纳米颗粒对其进行添加改性之后，它可以在不影响空气或水蒸气顺利通过的情况下，对有害的化学试剂进行中和作用。例如制备具有屏蔽电磁波功能的纳米膜材料52。初步研究表明，相对于普通的纤维材料，纳米纤维材料表现出对水蒸汽和空气极小的阻碍作用，而且能有效的俘获尺寸极其微小的悬浮颗粒，这就使得功能纳米纤维材料在防护服领域具有很大的应用前景。度感应 器一直以来，在化学传感器领域，开发高灵敏度的检测装置仍然是一个很大的挑战，而被广为接受的是，当传感器的比表面积越大，它对被分析物的检测灵敏度就越高。于是，人们在制备传感器的时候在增加其比表面积方面投入了很多的努力。然而，纳米纤维材料由于其很大的比表面积，可以与被分析物质进行有效的接触并且发生反应，在制备高灵敏度传感器的领域具有很大的应用前景。比如王鲜艳、于其纳米纤维膜结构，具有很高的比表面积，可以对金属离子如2,43。域除了以上所述的应用以外，功能纳米纤维材料在工业领域也有很多应用，包括有微米/纳米级电子器件，静电损耗、屏蔽电磁干扰、光电元件、液晶显示器、高效催化剂载体等。着科学技术和社会经济的快速发展，人们对具有功能纳米纤维的需求越来越扩大化，功能纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点，并在电子、机械生物医学，化工，纺织等产业领域得到一定的应用，功能纳米纤维技术在传统产业中的应1绪论12用必将提升传统产业。而纳米纤维膜由于其特殊的物理形态结构，使其在以下几方面表现出特殊性能：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应以及宏观量子的阳隧道效应等。这就使得纳米纤维广泛应用在服装、食品、医药、能源、电子、造纸、航空等领域。此外，功能纳米纤维膜还可用于化工、医药等产品的提纯、过滤等。近年来对功能性纳米纤维膜制备方法的报道有很多，目前，纳米纤维膜的制备方法主要利用静电纺丝装置喷出纳米尺度的丝束，通过改变纳米丝束的喷出方向，是最终落在接收装置的上的纳米纤维束形成非织造布状的纤维毡，即纳米纤维膜。而功能化的改性方法是采用一定的方法，通常是添加分散剂，将功能纳米颗粒均匀分散于聚合物材料中，制成纺丝液，然后再调整静电纺丝的各种工艺，将纺丝液从喷丝口纺出功能纳米颗粒/聚合物材料复合纳米纤维。目前，用这种方法对高分子聚合物中填充功能纳米颗粒制备具有特殊功能的纳米纤维膜的相关报道已经有很多。但是，由于采用静电纺丝来制备纳米纤维的方法主要适用于可进行溶液纺丝的高聚物，这就使得用该方法制备纳米纤维的时候在材料的应用上具有很大的局限性，而且用静电纺丝方法制备纳米纤维难以实现工业化。另外，由于纳米颗粒的粒径太小，容易团聚，其宏观形态不易控制，使得在采用静电纺丝方法制备纳米纤