捷克發(fā)明納米纖維靜電紡絲機(jī)：納米蜘蛛
- 2004年11月3日，捷克利貝雷茨技術(shù)大學(xué)召開新聞發(fā)布會(huì)，正式宣告該大學(xué)與愛勒馬可（ELMARCO）公司合作生產(chǎn)的納米纖維紡絲機(jī)“納米蜘蛛”問世。據(jù)稱該機(jī)是世界上首臺(tái)納米纖維紡絲機(jī)，可大規(guī)模低成本生產(chǎn)納米纖維材料，市場(chǎng)前景看好。本文就捷克納米蜘蛛的研制、納米纖維材料的特性和捷克正在進(jìn)行的有關(guān)研究作一簡(jiǎn)要介紹。
一、納米蜘蛛的研制
目前能夠生產(chǎn)超細(xì)纖維的技術(shù)包括：用熱氣流拉伸的方法即熟知的熔噴法制造出的纖維在1000~2000納米；海島法能得到微米級(jí)纖維；靜電紡絲法可以得到50~1000納米的纖維，靜電紡絲是得到納米纖維最重要的基本方法。這一技術(shù)的核心是使帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場(chǎng)中流動(dòng)與變形，然后經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻而固化，于是得到纖維化物質(zhì)。因此這一過程又稱靜電紡絲，或簡(jiǎn)稱電紡。
傳統(tǒng)的臥式靜電紡絲機(jī)使用噴絲頭，針頭上形成Taylor錐產(chǎn)生納米絲，每小時(shí)生產(chǎn)0.1~1克。這種方法不能形成大規(guī)模生產(chǎn)，限制了其工業(yè)應(yīng)用。捷克利貝雷茨技術(shù)大學(xué)副校長(zhǎng)、著名無紡專家伊爾薩克教授首先想到能否研制出不使用噴絲頭的電紡機(jī)，簡(jiǎn)稱納米蜘蛛，以實(shí)現(xiàn)納米纖維材料大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的目標(biāo)。2003年初，在伊爾薩克教授的領(lǐng)導(dǎo)下，利貝雷茨技術(shù)大學(xué)無紡系成立了研發(fā)小組，在實(shí)驗(yàn)室很快攻克了不用噴絲頭的難題，并于同年9月8日申請(qǐng)了專利。2004年研發(fā)人員與愛勒馬可公司合作開發(fā)工業(yè)生產(chǎn)的工藝，并于8月24日宣布取得重要發(fā)現(xiàn)，9月15日愛勒馬可公司取得納米纖維紡絲機(jī)――納米蜘蛛的獨(dú)家開發(fā)生產(chǎn)和銷售權(quán)，11月3日宣布納米蜘蛛樣機(jī)問世，并現(xiàn)場(chǎng)展示了寬幅為1.5米的納米無紡布的生產(chǎn)，其特點(diǎn)是：無噴絲頭；納米布的重量為0.1~5克每平方米；產(chǎn)量為每分鐘每米寬幅1~5克；材料是溶液；纖維直徑為100~300納米；成本較低。納米蜘蛛將參加2005年的一些重要的博覽會(huì)。
二、納米纖維材料的應(yīng)用與研究
納米纖維的性能主要是：高比表面積；小孔徑；多孔積率；直徑范圍50-1000納米?？墒褂玫脑牧习ǎ焊呔畚锶芤夯蛉垠w；可采用30多種聚合物，包括聚環(huán)氧乙烷（PEO）、DNA，PAA，PLA等均已成功生產(chǎn)出納米纖維；也可以用蛋白質(zhì)、膠原質(zhì)，有機(jī)物（尼龍、聚酯、壓克力等）來制造納米纖維；還可以用PVA、P S、PAN等以及縮氨酸、纖維素等。
科研人員在光學(xué)顯微鏡下觀察到含有納米纖維的復(fù)合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在研究納米纖維的過濾性能時(shí)，科研人員發(fā)現(xiàn)鋪上納米纖維的熔噴非織造布與紡粘非織造布的過濾效率的對(duì)比，效率幾乎增大到100%，可見納米纖維法的過濾性能的超強(qiáng)優(yōu)越性。與此同時(shí)，在熔噴或紡粘非織造布表面鋪上納米纖維后壓降明顯增大，證明不但過濾效率高，同時(shí)過濾質(zhì)量高。因此，在過濾領(lǐng)域可能會(huì)引起一場(chǎng)革命。
針對(duì)納米纖維材料的獨(dú)特性能，科研人員提出了10個(gè)應(yīng)用研究的領(lǐng)域，分別研究納米纖維材料的復(fù)合、過濾、分離膜、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用（包括人造器官、組織工程、血管、給藥系統(tǒng)、創(chuàng)傷包扎、呼吸面罩）、防護(hù)服，太陽帆及光帆以及在太空使用的鏡面、植物殺蟲劑方面的應(yīng)用、納米導(dǎo)體和納米電氣應(yīng)用如場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及超小型天線，化學(xué)催化劑裝置和燃料電池的儲(chǔ)氫罐。
捷克利貝雷茨是世界上紡織技術(shù)的主要發(fā)源地，如氣流紡紗和無梭織機(jī)都是在那里發(fā)明的，如今又在納米纖維紡織機(jī)械的研制上率先取得突破，據(jù)稱領(lǐng)先美國(guó)和日本同類研究至少一年。利貝雷茨技術(shù)大學(xué)的納米蜘蛛的科研人員有意與中國(guó)開展多方面的合作，伊爾薩教授曾到訪國(guó)內(nèi)有關(guān)大學(xué)，率先向中國(guó)同行介紹了其納米蜘蛛的研究。另據(jù)國(guó)內(nèi)同行介紹，我國(guó)有能力研制出與納米蜘蛛相媲美的納米絲紡織機(jī)，而更關(guān)鍵而緊迫的研究則是納米纖維的應(yīng)用，以盡快占領(lǐng)市場(chǎng)。
