' 纳米(Nanometer)是一种长度计量单位，1nm=10-9m．一个原子的直径约为0.2-0.3nm。纳米结构是指尺寸在1-100nm范围内的微小结构。纳米科学技术是20世纪80年代末期新崛起的一门高新技术。1990年，第1届国际纳米科技会议在美国召开，标志着纳米科学的诞生。10余年来，纳米技术对人类社会产生了深刻的影响。纳米纤维在机械、电子、材料、光学、化工、医药等诸多领域已经得到了广泛应用。

　　纳米材料的独特效应

　　1.小尺寸效应

　　当微粒光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相近或更小的时候，符合周期性的边界条件受到破坏．因此在光、热、电、声、磁等物理特性方面都会出现一些新的效应，称为小尺寸效应。

　　2.表面与界面效应

　　纳米微粒的表面积很大．在表面的原子数目所占比例很高，大大增加了纳米粒子的表面活性；表面粒子的活性不但引起微粒表面原子输运和构型的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。

　　3.量子尺寸效应

　　当粒子尺寸降低到某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，当能级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，量子尺寸效应能导致纳米粒子的磁、光、电、声、热、超导等特性显著不同。

　　4.量子隧道效应

　　微观粒子具有隧道效应。"隧道效应"是指微小粒子具有在一定情况下贯穿势垒的能力。电子具有粒子性和波动性，因此可产生此种现象，就像里面有了隧道一样可以通过。这种效应将是未来微电子器件的基础。

　　小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和量子隧道效应，都是纳米粒子与纳米固体材料的基本特性，是纳米微粒和纳米固体出现与宏观特性"反常"的原因引。

　　纳米技术是20世纪80年代诞生的新兴技术领域。从某种意义上说，它是实现原子或分子操作的超精密加工技术。目前所研究开发的纳米结构或纳米尺度材料包括量子点和线、纳米自组装薄膜、纳米晶体、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米涂层以及纳米纤维等。

　　纳米纤维的发展前景

　　全球纳米纤维市场预计2007年底将增加至4800万美元，2005年市场值为4020万美元，2006年已增加到4320万美元，预计2012年将达到1.76亿美元，2017年将增加至8.25亿美元，复合年均增长率(CAGR)分别为30%和36%。纳米纤维销售额增长的推动力，主要来自这些材料在机械/化工行业的应用，尤其是制造业的过滤材料。仅过滤行业需求将由2007年的3530万美元增加至2012年的1.276亿美元和2017年的5.217亿美元，复合年均增长率分别达29.3%和32.5%。增长最快的行业当属电子应用领域，将由2007年的220万美元激增至2012年的720万美元，而2017年将增加至1.379亿美元，增长率分别为42.7%和60.4%。

　　另一个重要的行业是能源领域，将由2007年的790万美元，增加至2012年的2900万美元，到2017年可能达到1.163亿美元，复合年均增长率分别达29.7%和32%。纳米纤维传统定义为圆筒结构且外径小于1000nm和一个宽高比(长度和宽度的比值)大于50的纤维材料。多年来，已开发的几种纳米纤维材料包括:高分子，碳，陶瓷，玻璃，金属及复合材料。纳米纤维目前和潜在用途包括电子，机械，化工，传感器及仪器仪表，能源，医疗，生物工程，汽车，航空，散热和隔音设备，日用消费类品以及国防和安全等。

　　分子喷丝板纺丝法

　　分子喷丝板技术是对传统纺丝技术的挑战，它将使目前使用的聚合物纺丝设备完全改观。分子喷丝板由盘状物(Discotics)构成的柱形有机分子结构的膜组成，盘状物在膜上以设计的位置定位。盘状物是一种液晶高分子，是由近年来聚合物合成化学发展而来的。聚合物分子在膜内盘状物中排列成细丝．并从膜底部将纤维释放出来。盘状物特殊的设计和定位使它们能吸引和拉伸某种聚合物分子，并将聚合物分子集束和取向。从而得到所需结构的纤维。盘状物系统一定要根据所需纤维的结构而设计。

　　以膜形式设计的分子纺丝机械，一定要使膜上盘状物可以按需要的方向精确同步旋转。同时保持盘状物在膜上的位置不变。该方法设计用分子间氢键来连接不同的盘状物分子，这种作用力可以使盘状物自由旋转。盘状物旋转可以通过磁场来实现，在合成的盘状物中镶入金属原子，使它们对外部磁力场的改变反应敏感。盘状物具有像电动机一样的功能，使聚合物纺丝变得更有效、更容易。

　　分子喷丝板纺丝有以下两种工艺1)聚合物熔体或溶液纺丝2)单体纺丝。前者大环膜的上部提供聚合物流体，含大环系统的复合膜只作喷丝板使用。后者在膜上部提供的是聚合物单体，膜的第l层可以使单体反应形成聚合物链，聚合物链被牵引通过大环系统，形成纳米纤维。

　　熔喷纺丝法

　　静电纺丝法由于聚合物溶于溶剂，纺丝液浓度受到一定的限制，因此生产效率相对较低，而且还需配置溶剂处理和回收系统。而熔喷法纳米纤维的加工基本沿用传统熔融纺丝技术，不需要溶剂处理过程，具有高效率、低成本、易规模化生产的优势。

　　熔喷法得到的纤维网属微米或亚微米级（直径为40～2000nm）尺度的混纤网。在加工热塑性高聚物时，该项技术显示出相对经济的特点，同时也具有规模化纺制纳米纤维的潜力。因此，熔喷法工艺正成为纺制纳米纤维的重要方法之一，如瑞士Rieter（立达）公司已建成单模头熔喷法纳米纤维装置，纤维网的单纤直径只有500nm。

　　美国Hills（希尔）公司在开发熔喷法纳米纤维方面也取得了重大进展。该公司制得的均聚物纳米纤网的单纤平均直径小于250nm，而且直径为50～400nm的纤维占90%以上。目前，Hills公司已完成并列型（S／S），多组分（A-B-A）复合纳米纤维试验，其单模头生产线的产能为1.6kg／h，预计商业化后可提高至12kg／h。

　　常规熔喷法生产的非织造布网片的单纤平均直径约为1μm，但在纺制超细旦纤维时，纺丝组件每孔的熔体挤出速率降低，造成纺丝压力发生变化，影响纤维网片的均匀性。因此，在生产超细纤维时要保持较低的聚合物粘度，一般MFI（熔体流动指数）的指标为1500～1800。为确保良好纤维网均匀度，纺丝组件压力控制在3.5MPa左右。

　　在熔体挤出速率较低，纺丝组件熔压稳定的工艺条件下，对纺丝板孔的设计要求十分严格。通常，纺丝孔径为0.10～0.12mm时，长径比为15～100，孔密度＞100孔／英寸。

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