纳米纤维 （用于化工、医药等领域的材料）

简介

纳米纤维主要包括两个概念：一是严格意义上的纳米纤维，是指纤维直径小于100nm的超细纤维。另一概念是将纳米粒子填充到纤维中，对纤维进行改性。

纳米纤维是指纤维直径小于1000纳米的超微细纤维。如今很多企业为了商品的宣传效果，把填加了纳米级（即小于100 nm）粉末填充物的纤维也称为纳米纤维。

特点

表面效应

粒子尺寸越小，表面积越大，由于表面粒子缺少相邻原子的配位，因而表面能增大极不稳定，易于其他原子结合，显出较强的活性。

小尺寸效应

当微粒的尺寸小到与光波的波长、传导电子的德布罗意波长和超导态的相干长度透射深度近似或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，粒子的声、光、电磁、热力学性质将会改变，如熔点降低、分色变色、吸收紫外线、屏蔽电磁波等。

量子尺寸效应

当粒子尺寸小到一定时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，此时，原为导体的物质有可能变为绝缘体，反之，绝缘体有可能变为超导体。

宏观量子的阳隧道效应

隧道效应是指微小粒子在一定情况下能穿过物体，就像里面有了隧道一样可以通过。

制造

纳米纤维的制造，大体可分为3大类。

1、分子技术制备法：目前（2012年）报导较多的是单管或多管纳米碳管束的制备，其制备方法主要有3种：电弧放电法、激光烧蚀法和固定床催化裂解法。前两种方法因有多种形态碳产物共存，分离、纯化困难。电弧放电法将石墨棒置于充满氢气的容器内，用高压电弧放电，在阴极沉积成纳米碳管。固定床催化裂解法由天然气制备纳米碳管，将气体在分布板上有用活化了的催化剂吹成沸腾状态，在催化剂表面生长出纳米碳管。这种方法工艺简便，成本低，纳米碳管规模易控制，长度大，收率较高，但该方法中催化剂只能以薄膜的形式展开。

2、纺丝法制备法：这种方法又可分为聚合物喷射静电拉伸纺丝法、海岛型多组分纺丝法和单螺杆混抽法。用单螺杆混抽法可制得0.001dtex（约10nm）的纤维。

3、生物制备法：这种方法是利用细菌培养出更加细小的纤维素。中国科学家由木醋杆菌合成的纳米级纤维素不含木质素，结晶度高，聚合度高，分子取向好，具有优良的机械性能。

用途

纳米纤维的用途很广，如将纳米纤维植入织物表面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污；用纳米纤维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有毒物质。此外，纳米纤维还可用于化工、医药等产品的提纯、过滤等。

研究

2012年8月，英国爱丁堡大学发布公告称，研究人员观察了各种长度的纳米纤维在实验鼠体内引发癌症病变的情况。结果发现长度5微米及以上的纳米纤维引发癌症的风险较大，如果低于这个长度，则致癌风险要小很多。