一、简介
静电纺丝是一种广泛利用于纤维制备的技能，制备的纤维直径可达几微米乃至几纳米。由于静电纺丝制备的纳米纤维具有高纵横比、大特异性表面积、孔隙可控的特点以及出色的机器性能，静电纺丝逐渐成为纳米纤维制造最普遍的方法之一。
静电纺丝技能被广泛知晓的韶光并不久，但其历史最早可以追溯到1887年Charles V. Boys在报告中提到在外部电场的浸染下从粘性溶液中得到了“最好的线”。
20世纪90年代以来，由于纳米技能的开拓利用，静电纺丝技能也随之兴起，取得了爆炸性的发展。
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二、 静电纺丝装置与事理
静电纺丝装置组成大略，由高压电源、推进泵、注射器、针头和网络器组成，在电纺时高压电源正极连接针头，负极连接网络器接地。静电纺丝时，溶液或熔体液滴由注射器和推进泵推进从针头挤出，在高压下带上电荷，进而被拉伸成纤维，由网络器网络。
详细事理为：在高压电的浸染下，聚合物溶液或熔体表面会带上电荷，形成与表面张力相反的静电斥力。当电场强度打破临界值，液滴形成的毛细细丝被拉伸形成锥形，即“泰勒锥”。泰勒锥的底部会形成眇小的射流，由于波折不稳定性，射流在沿直线运动一小段间隔后进行剧烈的反攻运动，伴随着溶剂的挥发，射流形成极细的纤维沉积到网络器的表面。
静电纺丝与泰勒锥
三、静电纺丝影响参数
（1）分子量
当聚合物分子量过低时，射流拉伸流动存在阻力，静电纺出的纳米纤维易形成串珠构造，当分子量达到适宜范围时才会趋于稳定，形成均匀的纳米纤维；而当分子量过高时，纤维直径与纤维间隔进一步增大，且纤维横截面形状逐渐由圆形变为扁平形。
（2）浓度
与分子量一样，静电纺丝时溶液浓度也有一个最佳范围。在较低浓度时，随意马虎得到珠状纤维。随着浓度的增大，珠状纤维逐渐变为纺锤形，直至变为均匀的纳米纤维。当浓度进一步增大，纤维直径也会随着相应增大。超出静电纺丝溶液浓度最佳范围时将无法得到连续的纤维，由于溶液难以保持在针尖的连续流动。
（3）电压
在静电纺丝时，外加电压是一个主要的工艺参数。只有当电压超过临界值时，液滴才能被拉伸成为纤维。当电压较低时，纤维易涌现珠状毛病。
串珠毛病
正常纤维
带状毛病
（4）进给速率
聚合物溶液的进给速率（或称流速）也对纳米纤维的形态有着影响。当进给速率过低时，流入针头的溶液来不及跟上被喷射出去的射流，难以形成连续的纤维。而当流速过大时，喷射出去的射流来不及干燥就落到网络器上，随意马虎导致珠状毛病或带状纤维的形成。
（5）网络间隔
静电纺丝另一个掌握纳米纤维形态的主要参数是针头到网络器之间的间隔。纤维干燥程度是静电纺丝的一个主要物理参数，在射流到达网络器前，须要有足够的间隔让溶剂挥发，否则就随意马虎形成珠状毛病或者形成带状纤维。
（6）针头设置
在传统的静电纺丝设备中常日采取大略的中空针头。随着多聚合物静电纺丝技能的发展，涌现了复合型的针头，包括同轴组合针头和其他类型的组合针头。组合型针头能够纺出不同形态的纤维，例如Zhao等人通过设计三流体针头静电纺丝得到了螺旋槽/中空纳米纤维。
三流体针头得到螺旋槽/中空纤维
静电纺丝的运用
1.组织工程
传统的器官衰竭或组织损伤每每须要依赖器官或者移植来达到治愈目的，在这个过程中有许多的局限性。而静电纺丝纳米纤维由于其良好的生物相容性、可控的机器性能和类似天然细胞外基质的特点，被认为是精良的组织工程材料。目前电纺纳米纤维已经在皮肤、血管、心脏、神经、骨组织等组织工程领域得到了研究及运用。
2. 伤口敷料
由于具有较大的表面积、较好的机器强度以及类似天然细胞外基质等特点，静电纺丝纳米纤维在伤口愈合方面显示出巨大的运用潜力。作为伤口愈合股料，电纺纳米纤维膜不仅具有很好的防水透气性，还要而已携带药物，在抑菌的同时促进细胞的成长。
3. 药物运送
在许多情形下，药物不能直接进入人体而须要定向运送至患病区域以防侵害正常细胞，静电纺丝为药物的运送供应了一种大略单纯方便的思路。将治疗药物均匀封装到纳米纤维中，再定向运输至目标区域开释，在这个过程中对纳米纤维的性能与哀求极高，而静电纺丝的多功能性与可设计性被认为是办理这一问题的极佳方法。
4.过滤
由于静电纺丝纳米纤维薄膜的比表面历年夜、孔隙度高，可以作为过滤膜运用于各个领域，最为突出的是空气净化与水净化，常被制成空气颗粒物过滤器芯膜以及油水稠浊物分离膜。
五、静电纺丝前景展望
近20年以来静电纺丝技能取得了显著的发展，尤其近年来同轴静电纺丝、吹助静电纺丝等新型静电纺丝技能的涌现以及聚合物-聚合物稠浊物、聚合物-盐稠浊物、聚合物-金属有机框架稠浊物等新材料被用于静电纺丝，表明静电纺丝技能未来仍将是发展前景广阔的领域。但仍旧有许多问题不可忽略。首先是静电纺丝技能在聚合物领域发展充分，但在非聚合物领域探索极少，未来可以考虑扩展静电纺丝材料的广度。其次是静电纺丝纳米纤维的许多运用仍旧勾留在实验室试验阶段，例如静电纺纳米纤维在药物输送上的运用仍旧未能真正投入利用，在静电纺纳米纤维的进一步改进和优化上仍旧有很长的路要走。此外也不得不提到静电纺丝技能一贯没能真正实现家当化，间隔量产和大规模运用仍有许多难关须要占领。
毫无疑问，静电纺丝技能为纳米纤维在各领域的运用供应了很有出息的办法，同时在很多方面有很长的路要走，相信未来静电纺丝纳米纤维材料会在各个领域取得前所未有的打破。
来源：高分子物理学