纳米纤维吸附水相中的铀研究(3)
1.4 纳米纤文
1.4.1 纳米纤文的发展
纳米尺度的纤文一般是指纤文直径小于100nm的纤文，而还有一种是将纳米微粒填充到纤文中的功能性纤文，这种功能包括抗菌、阻燃、防紫外线、远红外、电磁屏蔽等。它是一种纳米尺度的线(管)状材料，结构主要包括纳米管、纳米带、纳米丝、纳米线和纳米电缆[8]。
其实自然界就一直有纳米纤文，比如蜘蛛网和细菌纤文素纤文。较细的蜘蛛丝的直径只有100nm，是真正的天然纳米纤文，其比模量优于钢，但是它的韧性优于Kevlar纤文。细菌纤文素是今年出现，备受材料科学界关注的新物质，它是由木醋杆菌产生的高纯度纤文[9]，具有优越的高结晶度、高聚合度、高机械强度等，其最吸引人的是它可作为食品基料和保健食品。
近代纳米纤文的发展，是开发高表面能、优良力学性能、低廉制造成本和可控物化性质的高活性纳米纤文。这种纤文已经在食品加工、燃料电池、轻工纺织等领域得到实际应用。纳米纤文制备技术包括静电纺丝法、复合纺丝法以及分子喷丝板法。其中静电纺丝是一种制备纳米纤文比较好的技术：当配制溶液处于电场中时，电场力会将溶液快速拉伸，此时溶剂也在快速蒸发中，并且高速剪切力和凝固力会阻止高分子链的松弛状态回归平衡结构。该纤文的内在构型和结晶度不同于通过溶剂浇注或常规喷丝过程所得到的纤文，是得到一种基于分子水平定向尺度在纳米范围内的纳米纤文。需要注意的是制备条件的改变，有纺丝溶液的粘度、浓度、电导率，以及硬件条件如电场强度、喷头的内径，操作条件，如液体流速等，可以制备不同的纳米纤文。由此可以得出给予纺丝过程或纺丝后修饰能够形成具备复合功能的杂化工程材料，可提升纳米纤文在诸多领域中的潜在应用价值。
1.4.2 静电纺丝的发展
在1930年代时，在静电纺丝技术上就开始有人申请了专利。1934年，Formhals制备聚合物超细纤文；1966 年，Simons制备超薄超细非织造膜；1995年。上1990年代以后，美国着力研究纳米纤文形成的机理和纳米纤文的应用，近年来各大强国也开始关注于此。21世纪初，随着纳米技术的快速发展，静电纺丝技术已经成为世界各国科学家们关注的重点，并且纳米纤文在世界各地被普遍应用。目前世界上发展中国家或地区研究静电纺丝技术的机构或大学多达上百所[10]。据不完全统计，静电纺丝技术可以制备上100种合成的或者天然的纳米纤文。
2002年，我国开始研究静电纺丝技术， 同济大学课题组进行导电聚合物纳米纤文静电纺丝工艺的研究[11]；东华大学研究的课题为静电纺丝的工艺参数对聚丙烯腈纤文直径的影响[12]；北京化工大学通过静电纺丝技术成功制取了聚乳酸纳米纤文无纺毡[13]；中科院通过静电纺丝技术成功制备了纳米级聚丙烯腈纤文毡[14]。我国对静电纺丝的研究工作中，主要侧重于选择合适的纺丝溶液，用此溶液通过静电纺丝技术制备纳米纤文，该工作主要研究静电纺丝过程中的操作条件对纳米纤文构型和直径的影响。近几年，静电纺丝技术变得日益成熟， 单一的制备纤文无法满足多方面的应用，人们开始改进静电纺丝技术，从而以期能够制备出功能性更好以及适用性更强的复合纳米纤文。静电纺丝纳米纤文原料的使用也从工业用的合成聚合物到DNA复合体、骨胶原、纤文素甚至蛋白质等物质，在静电纺丝过程中用纳米粒子或抗生物质来制备出各种功能性纤文[15]。原先使用的静电纺丝法为溶剂型电纺，随后发展为熔融型电纺法。通过熔融静电纺丝法制备的纤文网具有优良的性能，生产效率较高且生产过程没有污染。熔融静电纺丝法在纺丝过程中不需要去除溶剂；从而使得质量没有损失，生产效率也得到了提高；没有溶于任何溶剂中的聚合物也可以在室温下进行静电纺丝，也可以采用此方法制备混合或者合成多种组分的纳米纤文[16-17]。