木质素/PAN纳米纤维的静电纺丝研究

"木质素/PAN共混溶液体系静电纺丝研究" 静电纺丝是一种先进的纳米纤维制造技术，通过电场力驱动聚合物溶液或熔体形成连续的纤维。在这个研究中，黎承前、马艾丽等研究人员以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂，将木质素与聚丙烯腈(PAN)共混，成功制备了木质素/PAN纳米纤维。木质素是一种天然的生物聚合物，广泛存在于植物细胞壁中，而PAN是一种常用的合成聚合物，因其良好的热稳定性和机械性能而被广泛应用。 静电纺丝过程的关键参数包括纺丝液的浓度、纺丝电压、推速、接收距离以及转筒转速。实验发现，这些因素对纤维的直径、形态和取向度都有显著影响。随着PAN在共混溶液中的浓度增加，纤维形态从串珠状转变为更光滑且取向度更高的纤维。最佳的共混比例是木质素与PAN为1:4，此时得到的纤维直径在200nm到300nm之间，分布均匀，无串珠现象，取向度良好。 纺丝电压、推速和接收距离是决定纤维直径平均值和分布的关键因素。电压的增大可以增强电场力，促使溶液喷射形成细小纤维；推速决定了溶液进入电场的速度，过高或过低都可能影响纤维的形成；接收距离则影响纤维在降落过程中的拉伸和凝固，适当的距离有助于形成直径更均一的纤维。 转筒转速则对纤维的取向度有显著影响。高速旋转的转筒可以使得纤维在降落过程中受到更大的拉伸，从而提高纤维的取向度。这在制备高性能碳纳米纤维时尤为重要，因为纤维的取向度直接影响其最终性能，如强度和导电性。 这项研究不仅揭示了木质素/PAN共混溶液静电纺丝的工艺条件对纤维性能的影响，还为利用生物质资源（如木质素）开发高性能纳米材料提供了新的思路。木质素/PAN纳米纤维因其潜在的应用价值，如在能源、环保、生物医学领域的应用，有望成为未来研究的热点。通过进一步的研究和优化，这种纳米纤维有可能被用于制备高性能碳纳米纤维，为高附加值的生物基材料开发开辟新途径。