夏幼南團隊:通過光熱焊接改善電紡納米纖維非織造氈機械性能

2020-12-05 易絲幫

靜電紡絲纖維膜具有納米尺度、比表面積大以及內相連通微孔結構等特點,在過濾、生物醫用、智能可穿戴電子器件以及傳感器等領域有獨特的價值。儘管靜電紡絲製備的聚合物纖維膜可以滿足上述大部分應用,但其較差的力學性能嚴重製約了其進一步發展。靜電紡絲過程中,聚合物射流在高壓電場作用下高速拉伸,劑揮發固化,最終沉積在接收裝置上,導致接收的聚合物纖維膜中的纖維以物理沉積為主,纖維間沒有聯結導致較差的力學性能。

近日,美國喬治亞理學院夏幼南團隊報導了一種簡單的電紡納米纖維非織造氈光熱焊接方法,方法是在納米纖維中加入一種近紅外染料,如吲哚菁綠(ICG)。通過利用染料的強光熱效應,納米纖維可以很容易地在交叉點處焊接。在近紅外雷射照射下,將多孔的納米纖維氈轉化為固體薄膜。在交叉點焊接可以大大提高納米纖維非織造氈的機械強度,而納米纖維的熔融和融合可以用來製造一種新型的熱敏感紙,用於雷射書寫或印刷,不需要任何化學物質或碳粉顆粒。通過使用光掩模,還可以將光熱焊接與氣體發泡技術相結合,形成納米纖維的無紡布墊,然後將其擴展成具有明確結構的三維支架。只要聚合物和染料能在合適的靜電紡絲溶劑中溶解,這種方法就可以應用於不同的聚合物和染料組合。相關研究成果以「Photothermal Welding, Melting, and Patterned Expansion of Nonwoven Mats of Polymer Nanofibers for Biomedical and Printing Applications」為題目發表於期刊Angewandte Chemie International Edition上。

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