同轴静电纺丝技术及其应用.pdf

同轴静电纺丝技术及其应用 图中数据表明： 1.2012年发表的电纺丝文献中，同轴静电纺丝相关文献仅占总数的 3.54%。 2.在发表的 42篇同轴静电纺丝相关文献中，中国有 21篇，占 50%。说明国内对这一领域的关注 度正在提高。 3.以下是对同轴静电纺丝相关文献的摘要及总结，供读者参考。 传统的静电纺丝设备都是使用单一的毛细管状喷头喷丝，因此通常用于制备实心且表面光滑 单一组分的纳米纤维，但是这种方法只能得到单一材料的纳米纤维，且存在缺乏表面特异性、力 学性能较差、降解速率难以控制等问题，无法得到具有多种功能性结构的复合材料，应用范围较 窄，很难应用于生物医学组织工程等领域。于是开始做同轴静电纺丝，它是在传统静电纺丝技术 上发展起来的新方法，单步即可制备连续的核—壳和中空结构纳米纤维。同轴静电纺时，将核层 和壳层材料的溶液分别装在两个不同的注射器中，喷丝系统由两个同轴但是不同内径的毛细管组 成，在高压电场作用下，外层液体流出后与核层液体汇合，固化前两种液体不会混合到一起。壳 层液体经高频拉伸，高速喷射时内外层溶液交界面讲产生强大的剪切应力，核层溶液在剪切应力 作用下，沿着壳层同轴运动，弯曲甩动变形并固化成为超细同轴复合纳米纤维。若将核层材料通 过加热或溶解去掉，留下壳层材料，即得到中空纤维。2002年国外的 Loscertales发明了第一台 同轴静电喷雾设备，并成功应用该技术将水溶性药物包覆于胶囊里。2003年，孙（SUN）等在 国内最早通过同轴静电纺丝技术制备出核—壳结构纳米纤维并指出这种核—壳纤维可以应用于 过滤器、光学以及微电子学等领域，这可以说是国内的同轴静电纺丝技术的研究首开先河。随后， 各个研究组通过改变溶液、溶液浓度以及喷丝头直径、纺丝条件等，获得了可应用于不同领域的、 不同直径的纳米结构纤维，通过查阅各种文献以及自身研究经验，在技术上也有了很大的改进。 例如，改变喷丝头结构，由原来的单通道纳米纤维发展到多通道纳米纤维。赵（Zhao）等在原 来单根内管的基础上，采用数量连续增加的方法，制备出数量可控的多通道微/纳米管，通道数 量可多达 5-6个。 近两年，同轴静电纺丝技术制备纳米纤维已成为研究热点，被越来越多用于组织工程、药物 控释、太阳能电池等。 夏（Xia）等研究了以矿物油为核层纺丝液，聚乙烯吡咯烷酮和 Ti（OiPr）4的乙醇溶液为壳 层溶液同轴静电纺丝制得核-壳结构的微/纳米复合纤维，再以辛烷萃取除去核层的矿物油，最后 通过 500℃高温煅烧除去纤维中的有机成分获得了具有高强度、高刚度的中空 TiO2微/纳米纤维。 这种中空纤维一般用于人造血管、多组分药物缓释和催化剂等方面。 徐（Xu）等采用同轴静电纺丝技术，制备了大量直径在 200-300nm（如下图）之间，表面 光滑的 CeO2纳米管，并在 600℃焙烧后，得到了晶态 CeO2纳米管。其具有较高的催化活性，可 望作为催化剂用于吸附、分解、降解有害物质等。另外，也可用于制备其它一维管式无机纳米材 料的方法。 余（Yu）以水溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮为成纤基材，豆腐果苷为难溶药物模型，采用同 轴静电纺丝技术制备具有芯鞘结构的载药纳米纤维型固体分散体。体外溶出实验表明纤维中豆腐 果苷在 60s内完全释放，载药纳米纤维能明显提高药物溶解度，为难溶药物的速溶、速效、脉冲、 多级给药系统研发提供新策略和途径。 表 3同轴静电纺丝被引频次较高的文献两相材料摘要 参考文献： 1. Li, D.; Babel, A.; Jenekhe, S. A.; Xia, Y. N., Nanofibers of conjugated polymers prepared by electrospinning with a two-capillary spinneret. Advanced Materials 2004, 16 (22), 2062-+. 2. Li, D.; McCann, J. T.; Xia, Y. N., Use of electrospinning to directly fabricate hollow nanofibers with functionalized inner and outer surfaces. Small 2005, 1 (1), 83-86. 3. Sun, Z. C.; Zussman, E.; Yarin, A. L.; Wendorff, J. H.; Greiner, A., Compound core-shell polymer nanofibers by co-electrospinning. Advanced Materials 2003, 15 (22), 1929-+. 4. Zhang, Y. Z.; Wa