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    纳米(Nanometer)是一种长度计量单位，1 nm=10-9m．一个原子的直径约为0.2-0.3nm。纳米结构是指尺寸在1-100 nm范围内的微小结构。纳米科学技术是20世纪80年代末期新崛起的一门高新技术。1990年，第1届国际纳米科技会议在美国召开，标志着纳米科学的诞生。10余年来，纳米技术对人类社会产生了深刻的影响。纳米纤维在机械、电子、材料、光学、化工、医药等诸多领域已经得到了广泛应用。

纳米材料的独特效应 
　　1.小尺寸效应　　 
　　当微粒光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相近或更小的时候，符合周期性的边界条件受到破坏．因此在光、热、电、声、磁等物理特性方面都会出现一些新的效应，称为小尺寸效应。 
　　2.表面与界面效应　　 
　　纳米微粒的表面积很大．在表面的原子数目所占比例很高，大大增加了纳米粒子的表面活性；表面粒子的活性不但引起微粒表面原子输运和构型的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。 
　　3.量子尺寸效应　　 
　　当粒子尺寸降低到某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，量子尺寸效应能导致纳米粒子的磁、光、电、声、热、超导等特性显著不同。 
　　4.量子隧道效应　　 
　　微观粒子具有隧道效应。"隧道效应"是指微小粒子具有在一定情况下贯穿势垒的能力。电子具有粒子性和波动性，因此可产生此种现象，就像里面有了隧道一样可以通过。这种效应将是未来微电子器件的基础。　　 
小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应，都是纳米粒子与纳米固体材料的基本特性，是纳米微粒和纳米固体出现与宏观特性"反常"的原因引。 

纳米技术是20世纪80年代诞生的新兴技术领域。从某种意义上说，它是实现原子或分子操作的超精密加工技术。目前所研究开发的纳米结构或纳米尺度材料包括量子点和线、纳米自组装薄膜、纳米晶体、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米涂层以及纳米纤维等。

纳米纤维的发展前景

    全球纳米纤维市场预计2007年底将增加至4800万美元，2005年市场值为4020万美元，2006年已增加到4320万美元，预计2012年将达到1.76亿美元，2017年将增加至8.25亿美元，复合年均增长率(CAGR)分别为 30%和36%。纳米纤维销售额增长的推动力，主要来自这些材料在机械/化工行业的应用，尤其是制造业的过滤材料。仅过滤行业需求将由2007年的 3530万美元增加至2012年的1.276亿美元和2017年的5.217亿美元，复合年均增长率分别达29.3 %和32.5 %。增长最快的行业当属电子应用领域，将由2007年的220万美元激增至2012年的720万美元，而2017年将增加至1.379亿美元，增长率分别 为42.7 %和60.4 %。 
　　另一个重要的行业是能源领域，将由2007年的790万美元，增加至2012年的2900万美元，到 2017年可能达到1.163亿美元，复合年均增长率分别达29.7 %和32 %。纳米纤维传统定义为圆筒结构且外径小于1000 nm和一个宽高比(长度和宽度的比值)大于50的纤维材料。多年来，已开发的几种纳米纤维材料包括:高分子，碳，陶瓷，玻璃，金属及复合材料。纳米纤维目 前和潜在用途包括电子，机械，化工，传感器及仪器仪表，能源，医疗，生物工程，汽车，航空，散热和隔音设备，日用消费类品以及国防和安全等。

静电纺丝法

随着纳米技术为人们所广泛关注，静电纺丝法直到近十年间才得以快速发展。目前，静电纺丝技术已广泛应用于数十种高聚物，包括传统成纤聚合物PET、PA、PVA、PU（聚氨酯弹性体），具有液晶态刚性高分子的聚合物以及纤维素溶液等。　　 
　　静电纺丝法即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，是一种制备直径10 nm-10 μm的超细纤维的重要方法。　 
　　该方法将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电，带电的聚合物液滴受电场力作用在一端封闭的毛细管的 Taylor锥顶点被加速。当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。细流在喷射过程中溶剂蒸发,落在接收装置上固化，形成类似非织造布状 的纤维毡。用静电纺丝法制得的纤维比用传统纺丝方法的细得多，直径一般在数十到上千纳米。　　 
美国已经有一些科研机构如麻省理工学院．采用静电纺丝技术进行了成功的实验。他们采用了溶液纺丝方法，通过改变溶质／溶剂的化学组成和聚合物相对分子质量来控制纺丝流体的粘弹性、电性质和固化速率。他们 对不同的聚合物材料进行了试验，如甘油、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、蜘蛛丝、液晶聚合物等。　　 
一些公司用该工艺生产过滤材料。据报道，美国Don-aldson公司每天要生产1万m2的过滤材料，生产工艺是将一薄层纳米纤维铺到纺粘或熔喷非织造布的表面上。　　 
这种方法可用于多种聚合物纺丝，包括一些数量太少而无法用常规方法纺丝的材料，但对成丝过程、纤维形态结构和产品性能的了解仍很不全面。静电纺丝法开拓了纳米纤维的应用前景，纳米非织造布可用作屏蔽材料、分离膜、医用敷料、新型轻质复合材料和智能材料等。

工艺特征

静电纺丝装置主要由三部分组成，即纺丝液供给系统与喷射组件，收集装置和高压静电场发生器。

静电纺纳米纤维的直径及成网基理的影响因素较多，主要包括聚合物的种类、溶剂类型、纺丝液浓度、电场电压、喷射组件与收集装置的间距以及成型产出效率等。实践表明：纳米纤维的成型效率和成网强度在很大程度上取决于喷射组件与收集装置间的电场强度。

控制静电纺丝过程中出现的弯曲或鞭动不稳定性至关重要，其他如撕裂不稳定性等也应适时监测。此外，静电场电位与聚合物粘度对成网质量的影响也十分明显，当聚合物溶液的粘度过低时，不能形成纤维，而只能呈微小滴液状态。

静电纺丝可采用涂敷方式，即在诸如纸质物、金属与玻璃、聚合物薄膜、木质物以及任何具有挠性或刚性的物体表面形成涂层。涂敷层单层克重为0.25 ～ 0.75 g／m2，最低可达0.015 g／m2，厚度约为250 nm。

静电纺纳米纤维的性能

    采用静电纺丝工艺制得的纳米纤网具有纳米纤维的典型特点，可加工成一系列具有特殊功能的产品。

将纳米纤网与熔喷非织造布复合，能最大限度地强化复合制品的液体浸蚀性，并明显改善复合产品的空气阻隔和透气性能。

    纳米纤维本身具有较高的轴向强力，高空隙率和特别的比表面积以及良好的机械性能。同为纤维网状结构，静电纺纳米纤维网与常规熔喷非织造布（MB）和纺粘非 织造布（SB）相比有两个基本相似点：一是均为流动相聚合物，采用一步法直接成网；另一个是纤维中无任何添加剂，也无需使用粘合剂。三者的相关技术特征如下。

 静电纺纳米纤网／MB／SB的技术特征

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