掃描電鏡在靜電紡絲技術(shù)中應用
靜電紡絲法具有操作簡(jiǎn)單、工藝可控及可紡物質(zhì)多等優(yōu)點(diǎn),圖1為靜電紡絲裝置的結構示意圖,主要由三部分組成:高壓電源、帶有金屬針的注射器和收集器(通常是金屬濾網(wǎng)或旋轉心軸)。當在收集器和噴絲頭之間施加高壓時(shí),由于聚合物溶液的液滴帶電,在粘性力、表面張力和靜電力的協(xié)同作用下,***旦靜電力克服了液滴的表面張力,錐形液滴(稱(chēng)為泰勒錐)將從針尖旋轉出來(lái),并在靜電力的幫助下拉伸。在噴射過(guò)程中,聚合物溶液的溶劑蒸發(fā),形成連續的固體納米纖維,富集在收集器上。靜電紡絲獲得的納米纖維具有比表面積大、孔隙率高等優(yōu)點(diǎn),因此,在化工和電子、能源材料、生物醫學(xué)以及無(wú)機材料等諸多領(lǐng)域越來(lái)越顯示出應用潛力。
靜電紡絲法制備鋰電負極材料:ZnS 具有高達962 mAh g-1 的儲鋰理論比容量,被認為是新型LIBs 負極材料的理想候選。但其在嵌鋰/脫鋰過(guò)程中體積和結構的巨大變化及較弱的導電性極大地阻礙了ZnS 材料的實(shí)際應用。官鳴宇提出了采用靜電紡絲法制備硫化鋅/炭纖維材料(ZnS/CFs),并通過(guò)構造多孔結構和與FeS 復合的方法,優(yōu)化ZnS/CFs的LIBs 儲鋰性能,獲得了系列具有良好儲鋰性能的ZnS/CFs 基復合材料。
靜電紡絲技術(shù)制備固態(tài)聚合物電解質(zhì)(ASPEs)研究:在A(yíng)SPEs 鋰電池中,聚合物基體中無(wú)定形區域的含量是影響Li+遷移數的***直接因素,增加聚合物的無(wú)定形區域是電池實(shí)現理想性能的主要挑戰之***。研究表明,靜電紡絲纖維結構作為無(wú)溶劑電解質(zhì)在鋰離子電池的應用中具有巨大潛力。在靜電紡絲過(guò)程中,聚合物射流的比表面積比較大,溶劑快速蒸發(fā),導致聚合物和鋰鹽難以形成結晶區域。此外,靜電紡絲纖維結構中細小空隙的存在有利于Li+的遷移,從而提高SPEs 的離子電導率。
靜電紡絲技術(shù)制備藥物速溶纖維膜:難溶性藥物在水中溶解度小,難以被機體吸收,體內消除速度較快,血藥濃度容易出現峰谷現象,口服制劑生物利用度低,且難以實(shí)現劑型的多樣化。通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備的纖維膜具有明顯改善藥物溶解度的效果。楊燕等人的專(zhuān)利中獲得的藥物纖維膜由直徑為0 .2-50μm的藥物纖維堆積而成,為網(wǎng)狀或層狀多孔結構,比表面積大,可極大提高難溶性藥物的溶出速度。且速釋纖維膜由純藥物組成,無(wú)需添加任何載體和輔料,就能達到成型和速釋效果,簡(jiǎn)化了處方,大大提高了載藥量。
靜電紡絲納米纖維應用領(lǐng)域不同,導致對其孔隙、排列取向和直徑分布要求都不相同。納米纖維的形態(tài)、結構和性能不僅取決于聚合物前驅體溶液的性質(zhì),如分子量、粘度、電導率和表面張力,而且還取決于集電極的形狀和靜電紡絲的參數,如電壓、流速、針頭與收集滾筒之間的距離等。所以,靜電紡絲參數對收集的納米纖維的形貌有很大影響,可以根據實(shí)際需要通過(guò)控制靜電紡絲影響參數,從而調控納米纖維的形貌。
掃描電鏡作為觀(guān)察樣品微觀(guān)形貌的主要方法之***,具有高景深、高倍率、樣品制備容易等多個(gè)特點(diǎn)。但對于堆積較厚且不均勻的靜電紡絲樣品而言,不易得到清晰高倍的無(wú)損圖像。賽默飛超高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡Apreo 2兼具高質(zhì)量成像和多功能分析性能于***體,采用雙引擎技術(shù),超低電壓下可直接分析不導電樣品,且無(wú)需做任何噴鍍處理。如下,直接將靜電紡絲樣品置于A(yíng)preo 2電鏡中,在500V低電壓下輕松成像,樣品無(wú)荷電且無(wú)損傷。并且憑借快捷的FLASH功能,設備可自動(dòng)執行精細調節動(dòng)作,只需移動(dòng)幾次鼠標,就可完成必要的合軸對中、消像散和圖像聚焦校正,即使電鏡初學(xué)者也能充分發(fā)揮Apreo 2的***佳性能。
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