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摘 要

金纳米线具有很多优点，其中开发潜力最大的就是它纵横比以及特有的光学特性。静电纺丝技术因其廉价性、适用性、可控性等优点，已成为制备纤维材料的方法之一。

为了能够将金纳米线的优点发挥在能够应用广泛的静电纺丝上，本实验将探究金纳米线束大量生长的条件以及金纳米线束在良好的纺丝纤维中生长的条件；使用静电纺丝技术得到混合金纳米线束的PVA纺丝纤维。利用SEM对产物的结构进行表征，总结出大量金纳米线束生长的条件、金纳米线束在良好的纺丝纤维中的条件，并且得到新式纤维的形貌表征。这种新式纤维今后可以运用到光导纤维、传感器等方面。

关键词：金纳米线束；静电纺丝；纤维材料；扫描电子显微镜

Preparation and Application of Coarse Nanowire Spiral Micelle in Electrospinning

Abstract

Gold nanowires have many advantages, the most potential of which is its aspect ratio and unique optical properties. Electrospinning technology has become one of the main ways to effectively prepare fiber materials because of its low spinning cost, high variety of spinnable materials and strong process controllability.

In order to be able to exert the advantages of gold nanowires on a wide range of electrospinning applications, this experiment will explore the conditions for the massive growth of gold nanowire bundles and the conditions under which gold nanowire bundles are grown in good spun fibers. The PVA spun fiber of the mixed gold nanowire bundle was obtained for the first time by the electrospinning technique. The structure of the product was characterized by SEM. The conditions for the growth of a large number of gold nanowires and the conditions of gold nanowire bundles in good spinning fibers were summarized, and the morphology of the new fibers was characterized. This new type of fiber can be applied to optical fibers and sensors in the future.

Keywords:gold nanowire bundle; electrospinning; fiber material; scanning electron microscope

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 3

1.1静电纺丝技术 3

1.2静电纺丝的基本原理 3

1.3静电纺丝的影响因素 3

1.3.1聚合物的溶液性质 3

1.3.2过程参数 4

1.3.3环境参数 6

1.4 静电纺丝的种类 6

1.4.1有机静电纺丝 6

1.4.2无机静电纺丝 7

1.4.3无机纳米纺丝 7

1.5静电纺丝的结构 7

1.5.1单根静电纺丝结构 8

1.5.2集合体静电纺丝结构 8

1.6纳米线 8

1.7金纳米线 9

1.8本课题研究目的 9

第二章 实验部分 10

2.1 实验材料与仪器 10

2.1.1仪器与试剂 10

2.2实验内容 10

2.2.1合成 10

2.2.2纺丝 12

第三章 实验结果与讨论 14

3.1合成金线的SEM表征 14

3.2纤维中合成金线的SEM表征 16

3.3静电纺丝12%PVA纤维的SEM表征 17

3.4静电纺丝混合12%PVA纤维的SEM表征 18

第四章 结论与展望 20

4.1结论 20

4.2展望 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 文献综述

1.1静电纺丝技术

静电纺丝技术是一种主要依靠高压静电场产生的斥力，使聚合物的溶液或熔融状态喷射形成可变直径丝状物的技术。1745年，Bose发现在压力和电场力不平衡的条件下，玻璃毛细管末端的水表面将形成高度分散的溶胶。1882年，Lord Rayleigh 研究发现，当电场力相较于表面张力大时，带点液滴会形成微小喷射流体，并计算出了克服液滴表面张力所需的电荷数目^[1]，为静电纺丝技术的发展做出理论铺垫。随后在1934年，Formhals ^[2]正式提出了静电纺丝技术并申请了制备聚合物纺丝装置的专利，为静电纺丝的发展做出了重要的贡献。在之后的几十年里，有关静电纺丝的研究工作较少。直到1995年，美国阿克隆大学Reneker教授课题组对静电纺丝技术的工艺和应用进行了深入研究，从此静电纺丝技术引起了世界各地人们的广泛关注。

1.2静电纺丝的基本原理

当带电液体是有着一定分子链缠结程度的高分子液体或熔融状态时，在对液体施加高压静电场的过程中，如果电场力大于液体的表面张力，就会在喷头末端高速喷射出聚合物^[4]。这些聚合物在电场力下伸长、挥发与凝固，最后堆积在接收器上，形成纺丝，这一过程就叫做静电纺丝。一个典型的静电纺丝装置一般有四个部分组成：高压电源、注射器、金属喷头、接收器（如铜板、铝箔、铜网等）^[3]。

1.3静电纺丝的影响因素

静电纺丝的微观形貌受多种因素影响。这些影响因素主要包括以下三个方面：

1.3.1聚合物的溶液性质

（1）聚合物相对分子质量

静电纺丝的重要影响因素之一就是相对分子质量。小分子溶液不能喷射成只能喷射形成气溶胶或聚合物微球，因此不能用作静电纺丝溶液。聚合物必须要有足够的相对分子质量才能满足静电纺丝的要求。相对分子质量足够大的聚合物溶液在泰勒锥表面形成喷射流体，受到电场力的作用而拉伸，能够保持喷射流体的连续性，从而形成纺丝。

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