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静电纺丝纳米纤维:“万能”的薄膜

2015-02-03 14:39
棒棒书香
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  当李从举把一大卷一米宽,类似于生料带一样的东西摆在桌子上时,记者还没意识到,这些材料可能是很多产业的未来,而面前这个戴着眼镜嗓音洪亮的北京服装学院最年轻的教授,也是目前国内唯一可以将其高效低成本批量化生产的人。

  “万能”薄膜功能奇特

  这是一卷白色的薄膜,触感也与生料带非常相似,像传统布匹店里的布一样卷着。

  就是这卷不太起眼的薄膜,让北京服装学院这座有着纺织学科传统的高校,时隔十四年之后,再获香港桑麻纺织科技奖一等奖。该奖是纺织行业内的权威奖项,终评委员会由包括行业内的8位院士一齐评出。

  这种薄膜就是传说中的静电纺丝功能性纳米纤维膜,一种功能强大的新材料。有多强?

  李从举笑着告诉记者,有同事隔着它抽烟,发觉香烟没什么味道了——这只是从一个侧面反应了其过滤效果。

  如果用作口罩。这是一种优质的过滤材料,可以很好地过滤PM2.5以及各种病毒、杂质的同时,通气更容易,这让人呼吸起来顺畅得多。而与目前大多空气净化器中使用的HEPA(高效过滤膜)相比,相同的过滤效果下,纳米纤维过滤膜的空气通过率更高,膜两侧压力差也更小。更为关键的一点是,成本低。

  如果用于电池。把纳米纤维膜用作动力锂电池隔膜,可以提高电池功率,减小内部消耗,还能提升其内部电化学性能,尤其可以极大地改善磷酸铁锂电池低温性能,甚至在零下40℃也能正常工作。

  如果用来制衣。纳米纤维膜可以把细小水滴(毛毛雨)挡在外面,只允许水蒸气分子透过,这正是户外运动服装和特种防护服装需要的材料特性。

  如果用作油水分离。目前海洋石油泄露事件都是用吸油棉处理,而如果采用这种材料吸附原油,不但效果更好,也能大幅降低成本。

  另外,电纺丝纳米纤维无纺膜具有高孔隙率、低渗透阻力的特点,可以制成高通量、低能耗的便携式超滤膜纺织品(如手绢),用于户外快速净水,为军队训练、作战、森林救火、旅游、野外作业、探险、矿业等快速提供清洁水源,做好后勤保障。

  还有,有些被开发出来的应用,甚至连李从举都没有想到过。在他看来,一定还会有。

  结构精细“带电”生产

  这种材料的特殊性能来自于其特殊结构。纤维的直径可达200纳米,甚至更细,这比头发丝细了几百倍,意味着其比表面积(单位质量物料所具有的总面积)非常大,用其制成的材料也因此具备很多特殊功能。

  “看起来是一层细腻的薄膜,但如果用显微镜观察,就能看到其内部有很多小孔。”李从举说。

  要得到这样的纤维膜需要通过静电纺丝技术。静电纺丝是一种能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法,它可以将聚酯、聚氨酯、聚乙烯等聚合物,纺制出直径范围从小于3 纳米到超过1微米的超细纤维,并沉积在接收板上得到无纺布。

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