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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 離心靜電紡絲法制備有序、交叉及絞線結(jié)構(gòu)的熒光納米纖維
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 本課題組利用本實(shí)驗(yàn)室原創(chuàng)的離心靜電紡絲法制得了有序、交叉以及絞線結(jié)構(gòu)的摻雜不同熒光物質(zhì)的熒光納米纖維；通過拍攝SEM照片、拍攝熒光顯微鏡照片和測量熒光光譜對(duì)纖維的各方面形貌、性能進(jìn)行了表征；定性的總結(jié)了離心靜電紡絲法制的有序熒光納米纖維所需的條件；原創(chuàng)性的提出了一種制備絞線結(jié)構(gòu)納米纖維的新方法。
- 詳細(xì)介紹：
- 靜電紡絲法是一種制備納米結(jié)構(gòu)纖維的工藝，通過對(duì)紡絲前驅(qū)體溶液的進(jìn)行不同材料的摻雜會(huì)使納米纖維具有不同的性質(zhì)，如陶瓷纖維、半導(dǎo)體纖維、導(dǎo)電聚合物纖維等都可以通過此工藝獲得，目前國內(nèi)外在此領(lǐng)域已經(jīng)取得了很好的研究成果，相關(guān)成果已經(jīng)投入應(yīng)用。 本課題組通過對(duì)紡液摻雜熒光素、羅丹明B和稀土Eu配合物三種帶有熒光特性的物質(zhì)，從而得到了具有熒光特性的納米纖維，由于納米纖維具有大的比表面積，因此可以使熒光纖維的具有很好的發(fā)光效果，熒光纖維在熒光防偽、熒光標(biāo)記、光敏傳感器等方面有廣泛的應(yīng)用。 紡絲制備方法上，本課題組利用實(shí)驗(yàn)室自行搭建并申請(qǐng)國家專利（專利申請(qǐng)?zhí)? 201010184068.1）的離心靜電紡絲裝置，制得了遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國內(nèi)外紡絲有序度的平行排列熒光納米纖維，并在平行的基礎(chǔ)上獲得了不同特性熒光納米纖維的交叉結(jié)構(gòu)，通過對(duì)收集裝置的改裝，新創(chuàng)了一種納米纖維絞線結(jié)構(gòu)的制備方法，將靜電紡絲領(lǐng)域的平行、交叉以及絞線三種重要紡絲結(jié)構(gòu)用一臺(tái)儀器完美制作出來，實(shí)現(xiàn)了納米纖維的多形貌準(zhǔn)確控制，本實(shí)驗(yàn)所用到的很多原創(chuàng)性的方法，如交叉結(jié)構(gòu)、絞線結(jié)構(gòu)等，在導(dǎo)電納米纖維、納米陶瓷纖維等其它的領(lǐng)域都具有很廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本課題組利用離心靜電紡絲法制得了有序、交叉以及絞線結(jié)構(gòu)的熒光納米纖維（摻雜的熒光物質(zhì)為熒光素、羅丹明B和稀土Eu配合物）；通過拍攝SEM照片、拍攝熒光顯微鏡照片和測量熒光光譜對(duì)纖維的各方面形貌、性能進(jìn)行了表征；定性的總結(jié)了離心靜電紡絲法制的有序熒光納米纖維所需的條件；原創(chuàng)性的提出了一種制備絞線結(jié)構(gòu)納米纖維的新方法。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品以離心靜電紡絲技術(shù)以及熒光知識(shí)為理論基礎(chǔ)，利用實(shí)驗(yàn)室自行搭建并申請(qǐng)國家專利（專利申請(qǐng)?zhí)? 201010184068.1）的離心靜電紡絲裝置，通過對(duì)紡絲溶液摻雜帶有熒光性質(zhì)的物質(zhì)，成功制得了有序度極高（95%左右），以及交叉結(jié)構(gòu)的熒光納米纖維； 對(duì)裝置進(jìn)行改造原創(chuàng)性的制得了絞線結(jié)構(gòu)纖維，巧妙地將靜電紡絲領(lǐng)域的平行、交叉以及絞線三種重要紡絲結(jié)構(gòu)用一臺(tái)儀器完美制作出來。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 研究制備的有序及交叉微納米熒光纖維作為納米發(fā)光器件、光傳感器、納米材料識(shí)別標(biāo)記以及熒光防偽等方面都有很好的實(shí)用價(jià)值以及潛在的應(yīng)用； 原創(chuàng)的絞線結(jié)構(gòu)制備方法，可用于制作人工肌肉等微機(jī)電系統(tǒng)，還可以用于制備絞線結(jié)構(gòu)p-n結(jié)電子器件； 本作品所用到微納米纖維收集方法，在導(dǎo)電納米纖維、納米陶瓷纖維等其它的領(lǐng)域都具有很廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)室自行搭建的低壓離心靜電紡絲裝置（國家發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)? 201010184068.1），利用低壓離心靜電紡絲法制備了有序排列、交叉排列以及絞線結(jié)構(gòu)的熒光納米纖維（摻雜熒光物質(zhì)為熒光素、羅丹明B或稀土Eu配合物）。通過掃描電鏡（SEM）對(duì)纖維的有序度以及微觀形貌進(jìn)行了分析與表征，并用熒光光譜儀和熒光照片對(duì)各種樣品的熒光性質(zhì)進(jìn)行了測量表征。研究制備的微納米熒光纖維作為納米發(fā)光器件、光傳感器、納米材料標(biāo)記以及熒光防偽等方面的應(yīng)用是今后研究熒光物質(zhì)摻雜的微納米纖維方向的重點(diǎn)。
獲獎(jiǎng)情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 情況屬實(shí)
參考文獻(xiàn)
- [1]尹桂波．納米纖維支架在組織工程中的應(yīng)用進(jìn)展[J]．南通紡織職業(yè)技術(shù) 學(xué)院學(xué)報(bào)(綜合版)，2007，7(2)：15—18. [2]龍?jiān)茲?，李蒙蒙，尹志華. 靜電紡絲法制備有序排列的納米纖維最新進(jìn)展，2008，青島大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），21(2)，92-99. [3]慧茹，黃素萍，龔靜華等．熒光防偽纖維[J]．合成纖維工業(yè)，2002，25(4)：39～4l [4]Nikodem Tomczak, Shuying Gu, Mingyong Han, Niek F.van Hulst, G.Julius Vancso, Single light emitters in electrospun polymer nanofibers: Effect of local confinement on radiative decay, European Polymer Journal 42, 2205-2210 (2006). [5]L.Q. Liu, M. Eder, I. Burgert, D. Tasis, M. Prato, and H.D. Wagner, One-step electrospun nanofiber-based composite ropes, Appl. Phys. Lett. 90, 083108 (2007). [6] Li D. Wang Y L. Xia Y N. Electrospinning of Polymer and Ceramic Nanofibers as Uniaxially Aligned Arrays. Nano Letters 2003, 3(8): 1167-1171.
同類課題研究水平概述
- 早在20世紀(jì)30年代，A. Fomhals就已經(jīng)在其專利中報(bào)道了利用高壓進(jìn)行靜電紡絲。靜電紡絲是一種簡便易行、可直接從聚合物及復(fù)合材料制備連續(xù)纖維的方法，其具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備和實(shí)驗(yàn)成本較低，纖維產(chǎn)率較高，制備出的纖維比表面積較大（纖維直徑在幾個(gè)納米到幾個(gè)微米的范圍內(nèi)），且適用于許多不同種類的材料。這些優(yōu)點(diǎn)使靜電紡絲納米纖維在復(fù)合材料增強(qiáng)體、微/納電子器件、納米傳感器、過濾與分離、生物醫(yī)學(xué)、防護(hù)服等諸多領(lǐng)域具有廣泛的潛在的應(yīng)用。 傳統(tǒng)靜電紡絲得到的納米纖維是以無紡布形式存在的，纖維排列十分凌亂，這給一些實(shí)際應(yīng)用帶來了不小的困難。近年來，全世界很多科研人員致力于改進(jìn)傳統(tǒng)靜電紡絲裝置以制備有序排列結(jié)構(gòu)的納米纖維，圓筒（滾筒）收集、狹縫收集、輔助外電場或磁場收集、框架收集等不同方法和技術(shù)被陸續(xù)提出和報(bào)道，然而這些方法所制得的樣品有序度普遍很低，從而也給交叉結(jié)構(gòu)的獲得帶來了難度，采用離心靜電紡絲法制備的纖維有序度可以達(dá)到90%以上，明顯高于其它平均70%的有序度。 多根纖維的螺旋纏繞絞線結(jié)構(gòu)的獲得國際國內(nèi)都有不同的方法，如Paul D.Dalton等（SCIENCE DIRECT,Polymer46 (2005) 611-614）利用雙環(huán)收集法獲得了納米纖維的絞線結(jié)構(gòu)；Lu-Qi Liu 等（APPLIED PHYSICS LETTERS 90, 083108 2007）利用旋轉(zhuǎn)圓錐收集法制得了納米纖維絞線結(jié)構(gòu)。本團(tuán)隊(duì)利用的基于離心靜電紡絲法的絞線制取方式，充分發(fā)揮了離心靜電紡絲法低電壓、高有序度的特點(diǎn)，可以獲得很好的絞線結(jié)構(gòu)，其在制作人工肌肉等微機(jī)電系統(tǒng)和制備絞線結(jié)構(gòu)p-n結(jié)電子器件等領(lǐng)域會(huì)有應(yīng)用。 制取熒光纖維目前常用的方法有熔融紡絲法、溶液紡絲法、表面涂層法等，不同的方法對(duì)生產(chǎn)工藝和紫外熒光化合物的要求側(cè)重點(diǎn)不同，目前熒光纖維早已經(jīng)投入到了市場化的應(yīng)用，如變色T恤、防偽標(biāo)簽、軍用偽裝服等，然而其在微觀領(lǐng)域內(nèi)的納米發(fā)光器件、光傳感器、納米材料標(biāo)記等領(lǐng)域的應(yīng)用仍然有待拓展，本課題組僅利用一臺(tái)儀器就實(shí)現(xiàn)了微納米纖維領(lǐng)域的平行、交叉以及螺旋絞線結(jié)構(gòu)熒光納米纖維，方便的做到了熒光纖維微納米尺度上的精確控制，這是在國內(nèi)乃至國際同類研究領(lǐng)域內(nèi)的其它單一收集方法所不能做到的，本課題的研究為熒光纖維以及國內(nèi)外同類課題的研究應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
