導(dǎo)讀：傳統(tǒng)意義上的納米纖維有電噴法和熔噴法兩種制造方式。利用這兩種方式生產(chǎn)出的干燥納米長(zhǎng)絲已在工業(yè)領(lǐng)域長(zhǎng)期使用。近期美國(guó)北卡州立大學(xué)(NCSU)開(kāi)發(fā)出一種被稱為XanoShear的新型納米纖維技術(shù)。據(jù)了解，該新型技術(shù)開(kāi)創(chuàng)更多納米終端用戶的適用領(lǐng)域。
利用液態(tài)機(jī)理，成就固態(tài)機(jī)理
早在2000年初，北卡州立大學(xué)的生物分子學(xué)專家們就利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的聚合微纖膠體加工原理研發(fā)納米纖維。賽諾菲公司已成功生產(chǎn)出納米纖維無(wú)紡布，也開(kāi)發(fā)出干濕法噴射生產(chǎn)技術(shù)。隨后，他們?cè)趯?shí)踐中偶然發(fā)現(xiàn)，納米纖維的形成與熔噴和靜電紡機(jī)理完全不同，后者的生產(chǎn)是基于干態(tài)的連續(xù)性纖維，而XanoShear的工藝原理則是工作環(huán)境為液態(tài)，所生產(chǎn)的纖維可在水中分散，并在現(xiàn)有的設(shè)備上成網(wǎng)并固化為成品。
XanoShear的其他優(yōu)點(diǎn)還包括可伸縮、纖維的可涂層化功能加工，以及使用較少能源的封閉式綠色生產(chǎn)系統(tǒng)，不會(huì)向環(huán)境排放任何有害物。目前從研究和開(kāi)發(fā)到商業(yè)化生產(chǎn)，賽諾菲公司可為客戶提供一系列完整的半成品并成功用于醫(yī)療、過(guò)濾、吸聲和節(jié)能。
這種生產(chǎn)方法利用了溶劑和非溶劑相結(jié)合的方法，迫使可溶性聚合物推遲分離為固態(tài)。同時(shí)它使其從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)在拉伸過(guò)程中形成微納米條，使其變?yōu)槔w維。
用這種方法生產(chǎn)出來(lái)的納米纖維具有數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先電噴長(zhǎng)絲纖維被事先涂在表層，而XanoShear?成形纖維卻分布在液態(tài)中，形成了2-D或3-D培養(yǎng)基，由此一種非連續(xù)式纖維材料創(chuàng)造出來(lái)。其應(yīng)用領(lǐng)域從3D打印材料到食品加工，再到液態(tài)或空氣過(guò)濾和離子交換色層分離法等廣泛的領(lǐng)域。當(dāng)然，這一技術(shù)并不意味著可取代納米纖維的主要生產(chǎn)方法，即電噴法和熔噴法；而是表明，利用不同的方法可研發(fā)出更多不同的納米纖維產(chǎn)品。當(dāng)然，這類產(chǎn)品更適用于做3D打印材料。
獨(dú)創(chuàng)設(shè)備：足智多謀的開(kāi)發(fā)鏈
值得注意的是，這種材料的生產(chǎn)原理與設(shè)備都非常簡(jiǎn)單。XanoShear?起始于試管技術(shù)。開(kāi)發(fā)人員原以為商業(yè)化后的機(jī)械設(shè)備應(yīng)有一臺(tái)大型洗衣機(jī)那么大，而事實(shí)上卻不是這樣。起初，他們?cè)谶B續(xù)性液體流動(dòng)狀態(tài)下列舉了12～13種不同的生產(chǎn)方法，但是，有一天他們卻有了意外發(fā)現(xiàn)，即發(fā)覺(jué)原XanoShear?需要很大的設(shè)備才能完成的生產(chǎn)，用一個(gè)噴霧器大小的設(shè)備竟能完成。他們真的還做到了，即用這個(gè)噴霧器生產(chǎn)出納米纖維。當(dāng)然，這并不能一蹴而就，因?yàn)榇笠?guī)模生產(chǎn)需要連續(xù)性。很快，他們找到了一個(gè)相當(dāng)于啤酒桶大小的容器，安裝上噴嘴就開(kāi)始試產(chǎn)。此時(shí)，戲劇性的創(chuàng)造發(fā)生了。一種自動(dòng)化的試驗(yàn)設(shè)備依據(jù)納米纖維的基本原理很快推出，且為首次推出多功能性的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，并且依據(jù)生產(chǎn)不同的材料變換更多的球形把手。由此，生產(chǎn)量不斷擴(kuò)大。它很快形成了能生產(chǎn)多種不同納米纖維產(chǎn)品的平臺(tái)雛形。該公司開(kāi)發(fā)出新型納米纖維生產(chǎn)的硬件系統(tǒng)后，很快獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金支持。據(jù)了解，這種產(chǎn)品已于2014年2月發(fā)布。