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                行业动态
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                纳米技术在非织造布中的应用
                发布者:产业用及无纺布展 | 发布日期:2019/11/29 16:21:13


                  美国得克萨斯科技〗大学ramkumar等认为,纳米材料将是非∩织造布生产中未来的热潮,他们』认为非织造布产品在纳米科技的发展中默默地发挥着作用。1934年纤维素醋酸纤维电子纺丝专利技术被◢普遍认为是纳米技术的基础。
                  
                  纳米技术最早是在电子行业获得应用,纺织★业采用较迟,至今大量应用不多。donaldson的纳米过■滤器材和nano-tex防ζ水溅织物是少量进入市场的产业化产品。据donaldson人员称,其全部产品中约1/3含有某种纳米材料。至今全球约有100余家院校和工业研究单♂位正在从事有关纳米纤维、纺织品和聚合物的探索,一些国家的政府大量投入资金,据美国国家科学基金会资料,2005年就已在纳米技术方面Ψ投入资金超过40亿美元。美国、欧盟和日本在这方面走在前面,近年在纤维和纺织品纳米技术方面也有一些↙令人感兴趣的发展。
                  
                  纳米纤维
                  
                  实验室开发的纳米级纤维产品,具有比【表面积大、柔性、透气性、微孔结构、重量轻、杨氏模量高以及功能性好等优点,目前已有少数成功】的批量应用。如过滤器,防化学毒性织物的衬里层,组织支架(tissue scaffold)以及一些高端工∩程应用。一般把直径为100-500纳米的纤维视作纳米纤维。
                  
                  1934年anton formhals发明的电子纺丝方法@ 是今日非织造布纳米纤维电子纺丝的先驱。电子纺丝是采用高压电场的带电荷喷嘴,将聚合物溶液纺丝,溶剂蒸发干燥后形成纳米纤维网材。从严格意义╲上讲,纳米纤维是◆亚微米级纤维的非织造布网材。根据最终用途,各种聚合物,如天然,合成和生物可降解聚合物都可以︻应用电子纺丝方便地制成纳米纤维网材。由于akron大学reneker教授的著作,上世纪90年代兴起了一股纳米纤维纺丝的热潮, doshi在田纳西州开创了纳米技术公司espin technologies inc.,用多种聚合物批量生产电子纺丝√纳米纤维。
                  
                  麻省理工学院(mit)的rutledge集团进行了电子纺丝的基础研究,决定了某种聚合物可纺制相应※纤维直径的终端喷嘴口径。
                  
                  应用︾于军工
                  
                  除了用于过滤器材,功能性纳米纤维由于其潜在的抗御化学和生物武器的能力,在军工研究和开々发中受到重视。为了保护战士免受毒物伤害并提供必要的舒适性,纳米纤维大有用武之地。纳米纤维衬料防生化军装重量轻、透气、功能广、防化性能◤好、可以防御有毒液体、蒸气和烟▓雾。
                  
                  美国natick军人中心△和政府、工业、院校协作,探索纳◥米纤维和纳米微粒材料在防护服中的实际应用。其中有一些令人鼓舞的课题,如热塑性弹力聚氨酯的电子↘纺丝织物,具有良好的性能;它弹性高,无需←进一步加工或处理,强度就较高。目前的试验和开〓发集中在功能性熔喷和电子纺丝;混入纳米级》铝、钛料制成网材,再配以其它方法,将反应性化◢合物加到织物中,获得自去污性↓能。
                  
                  添加有其它材料的功能性纳米纤维网材可提高其应用价值。埋有〖金属氧化物的纳米纤维可以催化有ζ机磷化学武器药剂。最近,得克萨斯理工大学成功地将氧化镁(mgo)埋于聚合物纤维中,仔细地※控制该过程,可♂以把纳米颗粒沉积于纤维表面,使其具有最◥大的化学反应性,提供较好的防毒功能。电子纺丝技术可以有效☆地用来开发蜂窝式filter-in-filter聚■氨酯纳米网材。这些过滤器材由于纳米级』网眼更好地捕捉颗粒,可提供过滤能力。
                  
                  新加坡国立↙大学ramakrishna集团和国防科技局(dsta)协作,开ㄨ发了纳米纤维防生化面罩,可以用纳米纤维网材替代活性炭来捕截空∑气中的毒物,他们将纳米金属材料和♂环糊精埋入纳米纤维「来分解化学毒物。用化学武器模仿剂(simulants)“对氧磷”作初步试验取得成功。最终目标是要开发可◎以洗涤和耐久㊣ 性的纳米纤维军服。
                  
                  同时,mit的rutledge教授及其助手开发超级疏水性电子纺丝纳米材料织物,它受纤维表面化学性和形态特●性的影响,这些拒水性〗纳米网材在防护服和生物医学应用方面具有宽广的最终用途。
                  
                  田纳西州大学tandec等,在非织造布中加入纳米々相mn (vⅱ)氧化锰(m-7-0剂)作防御〓材料。m-7-0剂是环境友好材料,属于路易斯强酸氧化剂。据称这类非织造布☉布的主要优点是可以安全运输,可根据最终用途制成不同形■状、灵活性好、去除化学武器药剂污物和工业毒性的材料。
                  
                  应用于生物医学
                  
                  康乃尔□大学freg教授及其※助手们开发了生物可降解聚合物高比表面积和亲水性材料,可用于药物输送和杀虫剂输送的生物感受器(biosensor)。freg称,纳米纤维的高比面▓积,在小体积纤维中感〇受器活性部位较多。
                  
                  donaldson公司在纳米纤维网材生物医学领域的应用中走在前面,从事纳米纤维业务已有20余年。1981年,其ultra web纳米纤维过滤器材产业化Ψ 生产,并已拓展到新的应用范围,如纳米纤维细胞培养材料和阻隔烟雾服装。2002年,donaldson又建立了一个新的小组,重点研究纳米纤维新的应用领域,并激▲励合作研究伙伴,合资扩大批量应用;最近开发三维细胞培养介质,模拟体内细胞外基质(ecm)。生物可降解纳米『网材,由于其和细胞外基质相似,可以作组织支架(tissue scaffold)。这类支架使细胞相互紧密靠近,而成ζ 长为三维组织机构。其关键因素是机械▓稳定性、生物配伍性、细胞增殖能力和细胞—基质∮互动性。这些○决定着纳米纤维在生物医学中应用。
                  
                  最新进展
                  
                  近来对纳米级纺熔纤维的兴趣巨大,hills公司用海—岛方法已研究成功直径250纳米的匀质熔︽纺纤维。据其称,纤维强度可达到3克/旦,且可∮卷绕供下游工序进一步加工,hills已开发出2-0.3微米级海—岛纤维的纺粘织物;亦成功地用岛—海方法制成◥300纳米直径的纳¤米管,壁厚50-100纳米,已申请专利。hills的纳米管纤维可用于防御化学武器,药物释放,微米级过滤▆和微米级水力学器材(液压装置)。
                  
                  日本电力公司(nec)实验室sumio ijima(纯夫居岛)于1991年开发了多层碳纳米管,其特点是重量轻,强度高、电性能和耐热性好。美国dallas得ㄨ克萨斯大学(utd)nanotech研究所的科学家和澳大利亚联邦科学与工业研究组织(csiro)协作,在纺制多@ 层碳质纳米管纱线技术方面有很大突破,该产品∏强度高、韧性好、极其柔软、导电传热,可做成“智能化”服装,储电能、防弹、调温、多孔,穿着非常舒适。
                  
                  非织造布中应用卐前景巨大
                  
                  电子纺丝技术未能普及应用产业▽化,其原因之一可能是尚难→以买到工业规模的机器设备。俄亥俄州的nanostatics公司已开发了达到︾产业化规模高产量的纳米纤维和含纳米材料的电子纺丝机械制造技∑术。nanostatics电子纺丝技术可正常生产50-100纳米卐直径的纤维,其纳米网材厚△度可做到100纳米-200微米范围,具备投资生产条件。
                  
                  苏黎世科学经营咨询公司acon,ag公司估计,全球纳米技术市场将达到900亿美元。大量采用纳米纤维非织造布产◥品后,将有利于非织造布生↓产和纺织业开拓各种各样的高附加值应用领域,利用纳米科学扩大其市场份额。基础事业和工业界协作⊙研究,将使非织造布致力于未来分子□级技术取得双赢。