nano-fiber

定義：纖維直徑在1000納米以下的超微細纖維。

學(xué)科：化工（七）高分子化工_合成纖維_特種纖維及功能纖維

相關(guān)名詞：納米技術(shù) 靜電紡絲 水熱法 自組裝

圖片來源：視覺中國

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納米技術(shù)是一種多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)，主要研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1~100納米范圍的材料性質(zhì)、制備方法及其先進應(yīng)用。納米技術(shù)的實質(zhì)是通過特定技術(shù)在納米級微粒表面讓原子或分子重新按照一定規(guī)律進行排列組合，從而組成特殊結(jié)構(gòu)，使材料表現(xiàn)出一定的特性。納米纖維是一種具有納米尺度直徑和高度可調(diào)控結(jié)構(gòu)的新型材料，廣義上定義纖維直徑≤1000納米的纖維均可稱為納米纖維，其具有極大的比表面積、優(yōu)異的力學(xué)性能、超高的表面光潔度以及特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。納米纖維可以根據(jù)其組成材料分為聚合物納米纖維、金屬納米纖維、陶瓷納米纖維和復(fù)合納米纖維等。

制備納米纖維的方法主要有：

1.靜電紡絲法，利用高電壓電源對溶液或熔體施加靜電場，使纖維在溶液或熔體表面發(fā)生噴射、拉伸和固化，最終形成納米纖維；

2.水熱法，將高分子材料或無機材料在高溫、高壓水中制備成納米纖維；

3.模板法，將高分子材料沉積在模板上，通過納米孔道作為模板生長納米纖維；

4.自組裝法，分子或粒子自發(fā)組織形成有序結(jié)構(gòu)；

5.溶膠-凝膠法，將高分子材料或無機材料通過水解、縮聚等反應(yīng)制備成納米纖維；

6.熔融紡絲法，將高分子材料加熱至熔融狀態(tài)后通過機械拉伸制備成納米纖維。

由于納米纖維的獨特性質(zhì)，它們在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用：

1.生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用于藥物遞送系統(tǒng)、組織工程支架和生物可降解材料；

2.環(huán)境保護領(lǐng)域，作為高效過濾材料用于去除空氣和水中的污染物，還可用于制備高效生物降解材料，減少廢棄物對環(huán)境的污染；

3.能源存儲領(lǐng)域，在電池、超級電容器和太陽能電池中用作關(guān)鍵組件；

4.電子和光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括柔性顯示屏、傳感器和光催化等；

5.化工領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括催化劑、吸附劑和傳質(zhì)劑等。

納米纖維技術(shù)在實際應(yīng)用中也存在一些問題和挑戰(zhàn)，如纖維的均勻程度和生產(chǎn)的成本控制等，未來在開發(fā)新材料的同時要注意解決這些問題，以滿足不斷增長的市場需求。

（延伸閱讀作者：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 洪波教授）

責任編輯：張鵬輝