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静电纺丝应用领域，纳米纤维的发展前景

发布时间：

2021-08-09 00:00

1 前言

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，基于比表面积大、孔径小、可精确沉积等独特性能，静电纺丝制作的纳米纤维在生物医疗、国防军工、环境治理等领域有着广阔的发展空间和实用价值。

2 静电纺丝应用领域

在生物医疗领域，由于纳米纤维直径比细胞小，故可以用静电纺丝制备纳米纤维，模拟天然的细胞外基质的结构和生物功能。此外，人的许多组织在形式和结构上与纳米纤维类似，这提供了纳米纤维修复人体组织的可能性。

在载药方面，可用静电纺丝制造一张高分子薄膜载药。目前全身给药仍然是治疗给药的主要手段，但是全身给药这种方式所造成的药物浪费，换药频繁和高副作用依然是不可忽视的问题。而通过静电纺丝有望称为局部给药的一种高效手段。

静电纺丝与食品看上去毫无关联的两个领域，但是静电纺丝的许多技术能运用在食品工业上。目前静电纺丝关于食品工业的主要应用集中在包装上。纳米纤维的优势主要集中在以下五个方面：①通过静电纺丝技术包埋生物活性物质于纳米纤维中，起到保护及缓释的作用；②利用纳米纤维所包埋或者结合的具有抑菌或者/及抗氧化功能的生物活性物质，制备具有抑菌抗氧化功能的食品活性包装；③通过将益生菌包埋于纳米纤维中提高其储存稳定性以及利用纳米纤维膜作为菌载体用于生物发酵；④利用多种结构的纳米纤维，如核壳结构，包埋多不饱和脂肪酸/脂肪起到抑制其氧化的作用；⑤将纳米纤维膜作为固定化酶的载体，提高酶的活力以及重复利用率。

在国防军工领域，纳米纤维可以用来制备生化防护服（见图2.1），用静电纺丝纳米纤维膜制备的防护服具有防水透湿的功能。在生化防护中，可以用来隔绝生化武器散发出来的病菌和有毒气体，达到对个体的防护。我国自主研制的第四代隐身战机J-20（见图2.2），一身都装满了黑科技，其中，隐身战机的隐身材料，并不是说肉眼看不见，而是让雷达看不了。因战机的特殊结构设计以及战机机身有涂覆一层吸波隐身材料，使得战机在飞行过程中，将雷达发送的电磁波吸收掉而不会反射，从而达到雷达搜索不到的效果，这样就不会被雷达锁定，并被导弹击落。而多孔的碳纳米材料就具备吸波隐身的特性，静电纺丝作为制备纳米材料最经济最快捷的手段，可以制备高效多孔的碳纳米材料，为国防装备打造一身看不见的衣服。

图2.1 防护服

图2.2战斗机

在环境治理领域，对于室内空气污染的治理成为当下的研究热点之一。除了人们熟知的PM2.5、挥发性有机物，细菌等也是室内空气的主要污染源。目前，通常采用多层滤网串联来实现对空气中各种污染物的控制，单层过滤介质很难实现对空气中颗粒物、细菌等污染物的同时防治。此外，大多数滤材均采用难降解型高分子材料，功能单一，容易引发细菌滋生和二次污染等问题，而静电纺丝可以发展以多功能净化材料为基础的一体化防治技术，解决上述问题。

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