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材料科学与工程的发展
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材料科学与工程的发展/2015年/文章

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体积 2015年 |文章的ID 356286年 | https://doi.org/10.1155/2015/356286

赛弗Izwan Abd拉扎克、Izzati Fatimah瓦哈卜Fatirah Fadil,法拉Nuruljannah Dahli, Ahmad Zahran Md Khudzari,哈桑埃德里, ”基于回顾实际上电纺导电聚苯胺纳米纤维复合材料和混合:加工特性,应用程序和未来的发展方向”,材料科学与工程的发展, 卷。2015年, 文章的ID356286年, 19 页面, 2015年。 https://doi.org/10.1155/2015/356286

基于回顾实际上电纺导电聚苯胺纳米纤维复合材料和混合:加工特性,应用程序和未来的发展方向

赛弗Izwan Abd拉扎克,1,2 Izzati Fatimah华,2 Fatirah Fadil,3 法拉Nuruljannah Dahli,4 Ahmad Zahran Md Khudzari,1,2 和 哈桑埃德里5

1IJN-UTM心血管工程中心、研究所的人类中心工程,马来西亚各种大学,81310士古来,柔佛、马来西亚

2生物科学与医学工程学院、马来西亚各种大学,81310士古来,柔佛、马来西亚

3理学院化学系,马来西亚各种大学,81310士古来,柔佛、马来西亚

4生物过程和聚合物工程系、化学和能源工程学院,马来西亚Tun侯赛因Onn大学,86400拔都Pahat,柔佛、马来西亚

5大学化学工程系马赞达兰、Babolsar,伊朗

学术编辑器:乔治•Pia
收到了 2015年10月18日
修改后的 2015年12月09
接受 2015年12月10
发表 2015年12月30日

文摘

实际上电纺聚合物纳米纤维具有高表面积与体积比和可调的特点是通过形成强烈的静电场的应用。电纺的已被确认为直接从聚合物解决方案和可行的技术生产纳米纤维作为他们最初的前兆。这些纳米纤维材料吸引了研究者的注意由于其增强和特殊nanostructural特征。实际上电纺聚苯胺(PANI)纳米纤维是一种快速增长的重要新材料技术开发纳米纤维为基础的传感器设备等导电组织工程支架材料、超级电容器、灵活的太阳能电池应用程序。聚苯胺是相对困难的过程比其他传统的聚合物和塑料。PANI令人生畏的处理,主要是由于其刚性骨架,与高水平的结合。整洁的聚苯胺的电纺的过程中所面临的挑战或者导致基于实际上电纺聚苯胺复合材料的发展和融合。回顾研究活动的电纺的聚苯胺纳米纤维为基础,处理各领域的潜在前景,提出了未来的方向。

1。介绍

100纳米的纳米结构、结构规模(nm)或更少,在许多现代工程和科学研究的前沿,由于他们的小说,显著提高生物、化学和物理性质。主要有四种类型的纳米结构:0 - 0 (d)(如纳米颗粒)——(1 d)(如纳米线、纳米管和纳米纤维)、2 - (2 d)(例如,电影和层)和三维(3 d)结构(例如,多晶体)。其中,一维(1 d)纳米结构的焦点一直在世界范围内开展广泛的研究,因为他们代表的最小维结构具有高纵横比和程度的灵活性。因此,这些可以利用一维纳米结构元素在nanodevices各种应用程序中,如超级电容器,化学品,生物传感器,在光电子学和组织工程1- - - - - -7]。

Nanoapplication和纳米技术发展继续搅拌科学家和工程师的兴趣探索材料和一维纳米结构的最佳组合。几个例子这样的组合是碳纳米管,无机半导体纳米线/纳米金属纳米管/纳米线和共轭聚合物纳米纤维/纳米管。共轭聚合物一维纳米结构具有某些极具吸引力的特征,比如一个容易可调隙,高机械的灵活性,和更大的比许多无机材料的生物相容性。此外,共轭聚合物也被称为导电聚合物;在中立国家电导率通常范围从10−10到10−5供应链管理−1。然而,电导率可以增强为半导体或导线状态通过化学或电化学氧化还原反应。各个类之间的导电聚合物,聚苯胺(PANI)是研究最广泛的材料之一,由于其简单的合成,优秀的光学和磁性,和环境稳定。此外,电特性可以控制的氧化和质子化作用状态(8- - - - - -10]。

到目前为止,大量的方法已经被证明准备聚苯胺一维纳米结构,包括化学路线,如重体力template-guided合成和软化学模板合成(摘要报道了界面聚合,法、稀释聚合和反向乳液聚合),和各种各样的光刻技术(11]。然而,这些技术的缺点,如需要postsynthesis过程,相对贫困的大小和形态均匀性的控制,缺乏面向纳米结构阵列,和高成本,可能会限制他们的大规模生产。因此,物理方法如电纺的上述技术相比更有利,特别是对连续纳米纤维的大规模生产。

2。电纺的理论和原则

电纺的长纤维纺纱技术用于生产,三维、超细纤维(12]。根据Frenot Chronakis,电纺的技术产生的纳米纤维直径在100纳米的范围为1μm和长度的公里(13]。静电纺丝呈现高吸引力对于不同的应用程序,如在生物医学工程和组织再生14),感觉和电子设备(15,16],智能纺织品[17),和膜过滤技术(18]。这项技术的可行性证明旋转过程的从容和简单的自定义设置电纺的机器(19]。最神奇的静电纺丝的特征包括高表面area-to-volume well-interconnected比纳米纤维网,表面功能的灵活性,可协调的表面特性,高渗透性,和良好的机械性能20.]。

电纺的技术的原理被泽里尼在他的第一次描述了出版工作流体液滴的行为结束时金属毛细血管(12,21]。后来,在1934年,Formhals建立商业化系统电纺纺织纱线的制造在美国专利号19570422]。进一步发展的电纺聚合物熔体而非聚合物溶液使用一个鼓风协助纤维形成专利诺顿于1936年(23]。电纺的概念原理是基于就业的外部电场诱导聚合物流体转换的伸长和鞭打的喷气机。1969年,泰勒介绍泰勒锥的概念,这是与液体表面的变形特征形状引起的电场。衰变的理论分析的液体滴在电场,电场力的计算作用于飞机,诱导喷气伸长的临界电压,电压值,详细描述了形成泰勒锥(其他地方24]。最近,电纺的过程中获得了巨大的声望和作品的出版与电纺的增加有关。相关的出版物的调查实际上电纺聚苯胺纳米纤维在过去10年里在图给出1(一),而这些发表作品的分布在15个顶级国家图所示1 (b)。这些文献的数据是基于斯高帕斯获得搜索系统。

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图1
(一)比较相关的科学出版物的年度数量电纺的聚苯胺纳米纤维。(b)出版分布世界各地的基于数据分析使用斯高帕斯搜索系统的术语“聚苯胺纳米纤维”,2015年3月30日。

数据清楚地说明研究工作的进展与聚苯胺纳米纤维通过电纺。的专利数量的增加对于多样化的应用程序提供了一个洞察的识别电纺的过程。一些公司,比如Espin技术,纳米技术,和加藤科技,不断受益的派生的电纺纳米纤维的最大特征,而唐纳森公司等公司和科德宝已经应用了电纺的过程在空气过滤产品25,26]。

在这份报告,全面回顾了相关的研究和发展静电纺丝聚苯胺出发,包括讨论的处理特点,物理和机械性能,和应用程序。其他基本问题处理的材料的局限性和研究挑战也详细考虑。

3所示。在电纺技术方面

从技术的角度来看,电纺的设备是一个便宜的,健壮的,直接纳米纤维生产机器。标准实验室电纺的单位通常由金属毛细针,这是连接到一个高电压电源和接地收集器。纺丝溶液的滴出毛细针在一个连续流动的进给速率放电滴调整使用输液注射泵。电场是应用于毛细管连接到注射器针的尖端,装有一个旋转的聚合物溶液,诱导电荷表面的悬挂液滴。纺丝溶液的悬滴,这是由它的表面张力,然后将发展相互电荷斥力由于过剩的压力。收缩对电极表面的电荷是迫使对面引起的液体的表面张力滴(27]。

半球形液滴被扭曲成一个锥形形状,也称为泰勒锥,在同时行动的排斥力。额外增加电场强度将达到一个临界值,即静电斥力克服带电液滴的表面张力来初始化聚合物射流的形成。聚合物喷射然后经历一个不稳定的起始和伸长过程同时蒸发的溶剂。

接地收集器,它接收沉积静电纺丝的飞机,被放置在一个特定的金属毛细管针的距离(20.]。电纺的系统的原理图的基本设置注射泵连接到一次性注射器的金属针,高压供电单元和收集器的人物2。


图2
原理图的电纺的设置。

电纺的过程的多个方面已经被证明是影响纳米纤维的形态(27]。电纺的过程中涉及的主要因素,包括聚合物解决方案,针,和收藏家,下面讨论(20.]。

3.1。聚合物解决方案

在处理不同的纺丝溶液聚合物,聚合物溶液的可纺性成为最大的问题。解决方案的可纺性取决于几个方面在电纺的过程(28]。这些参数可以分为主要和次要的影响。主要参数包括粘度、弹性和表面张力的解决方案,解决方案的静水压力在毛细针,电势,收集器和毛细管尖端的距离,而环境影响,如溶液的温度、湿度、气流速度,可分为小参数(29日]。

不同的纺丝溶液的粘度和表面张力将直接影响形成的纳米纤维的形态作为超薄或串珠纤维结构。纺丝溶液的粘度值1 - 20 - 55的风度和表面张力值达因/厘米2被认为是一个合适的解决方案诱导纤维形成。与此同时,在粘度以上20风度,电纺的阻碍,因为流的不稳定造成的高内聚性的解决方案。溶液的粘度增加,变得更大的珠子,珠子之间的平均距离长,增大纤维直径。串珠纤维的形成是因为流体射流破裂时液滴纺丝溶液的粘度低于1风度[30.]。

需要一个挥发性溶剂作为特定的载体聚合物在溶液中旋转在电纺的基本标准之一。溶剂选择是非常重要的在确定最低临界溶液浓度允许从电子喷雾过渡到电纺,从而大大影响溶液可纺性和静电纺丝的形态31日]。巴拉米和Gholipour Kanani研究使用不同极性的溶剂的影响,如冰乙酸、二甲基甲酰胺,冰川甲酸,丙酮,在聚合物纳米纤维的形貌。据报道,冰醋酸为溶剂的使用导致形成不均匀的纤维直径分布相对于其他溶剂。这是由于醋酸的高介电常数的值(32]。一般来说,净体积电荷密度正比于溶液的电导率。随着净电荷密度的增加,变得更小的珠子,改变成spindle-like的形状,而纤维变薄。电荷的中和由聚合物射流有利于珠的形成,作为纤维的张力取决于净电荷斥力和净电荷与电场的相互作用[30.]。调整溶液电导率的有效方法之一是通过引入导电纳米填料或可溶性盐的解决方案。盐的掺入增加聚合物射流的拉伸和减少珠形成的事件分发的指控一直控制纤维的均匀性(33]。

3.2。针

典型的静电纺丝代表固体纤维,表面光滑和圆形截面。然而,静电纺丝也可以设计和制造混合形式的基本随机混合纳米颗粒或有序结构,如core-sheath和混合纳米纤维,由两个独特的聚合物。各种设计的静电纺丝成功创建了使用不同的针(coelectrospinning)。这些针允许不同的纤维形态的形成,可以利用特定用途(34]。静电纺丝的横断面视图形式的随机混合结构,核壳结构和混合结构见图3。

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图3
示意图剖视图不同结构的复合纳米纤维:(一)随机混合;(b)核壳;(c)混合结构生成不同毛细针喷嘴。

随机混合纳米纤维,一个标准针只有一个毛细管开放使用。然而,核壳结构和混合纳米纤维需要旋转使用一个特殊的针,分别如图4。core-sheath针,结合两个毛细管的开口:外层毛细管开护套和内毛细血管开放是核心,而对于混合结构的纳米纤维的形成,使用同轴双针或多个毛细管的开口在一个平行轴是必要的。

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图4
各种针用于电纺的:(a)标准针;(b)的进口标准针;(c) core-sheath针;(d)进口core-sheath针;(e)同轴双针或多个毛细管的开口。

尽管如此,在优化解决方案属性相同的困难依然存在,影响了多针电纺的系统的设计。然而,由于吞吐量不是主要关心的在这种情况下,可以获得有趣的纳米纤维结构的非均匀沉积纤维可以采取控制(35]。取得了双组分混合结构纤维通过合并并排两个喷丝板由单独的水库(36,37]。尽管事实上,电纺聚合物混合可以通过旋转的混合聚合物或聚合物解决方案通过一个针,电纺的设置可以被设计为两个单独的水库,以避免一些限制有关聚合物混合的物理。实际上,用一个喷丝头、同质热力学稳定的聚合物混合是必需的,在溶液电纺的情况下,聚合物和溶剂之间的相互作用的反对两人变得至关重要。有两个独立的喷丝板,聚合物解决方案只会接触的旋转头,允许混合纤维的形成,否则很难生产35]。

3.3。收藏家

收集器使用电纺的过程中也会对静电纺丝的形态产生影响。起初,随机取向纳米纤维从静止的收集器收集得到的纤维覆盖铝箔(38]。试图获取沉积纳米纤维在取得了一致取向电纺的飞机被证明是敏感的小差异在电场的概要文件(39]。与变形表面导电收集衬底,如金属丝网或网格,被用来形成图案/纹理纳米纤维由于其电场概要文件。结果表明,在典型的方格网衬底,沿着线优先沉积纳米纤维。随着网格线形成狭窄,纳米纤维往往沿着线的长度一致。尽管优先沉积的纤维线,众多邻国电线的存在经常转移邻线的电纺的飞机。这导致更高密度的纳米纤维线对齐,面向随机相比,纳米纤维分散在导线之间的差距。线之间的距离变大,纳米纤维的密度的差异之间的电线以及空间电线也增加。还有不同的纤维直径的纳米纤维沉积在导线大于线之间的空间内的纳米纤维沉积。这是归因于更大的纳米纤维的拉伸时跨空间(40]。其他形式的图案的底物也被用来收集沉积纳米纤维。网格由平行导线接近另一个已被证明形成密集,排列纳米纤维之间的连线,而基质与排列针产生之间的辐射纳米纤维膜用针(41]。更多网格变化,比如有一个销中心的圆形空间,形成一个模式,从中央销边缘纤维辐射。

此外,排列纳米纤维也被成功地使用一个旋转磁盘收集器收集的,而不是静止的收集器。调整卷取速度旋转磁盘收集器的证明,纤维排列是直接旋转磁盘的速度的函数。增加,随着卷取速度从630米/分钟增加到1890米/分钟,对齐的纳米纤维的平均直径从700减少到350海里(42]。

3.4。配置

已经有了几种类型的电纺的设置安排,如水平、垂直向上,垂直向下。为每种类型的安排,组件的定位是不同的。图5说明了电纺的详细的安排。小型实验室规模使用,垂直向下安装的电纺的最有利是因为简单的优化和运行监测。

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图5
常见的配置电纺的:(a)垂直的;(b)水平;(c)针头。

大部分的研究工作在电纺纳米纤维在大学完成是基于传统的单针。要克服的一个主要问题,在这种情况下吞吐量获得有限的使用这样的一个系统。对于工业应用程序,尽管通常产品的高附加值,低生产率的顺序(零点克每小时)的基本电纺的设备代表了一个严重的限制。因此,使用传统的大规模生产纳米纤维的单针是艰难和挑战。出于这个原因,垂直向上设置已被选为工业生产规模。这雇用了一个新金属辊喷丝板设计提供解决方案。这个设置的优点是它易于扩大增加输出。通过使用针头电纺的系统,纳米纤维的可能性增加产量更高的由于使用多个喷气式飞机。生产力率明显增强在30倍的单针电纺的(43]。

针头的设置电纺的系统首先由唐et al ., 2010年推出的纳米纤维可以产生大量的运用的方法将聚合物溶液溅到金属辊表面喷丝板(44]。在这种方法中,金属辊喷丝板的设置由正极连接到一个高压电源。聚合物溶液滴被溅到的表面金属辊通过解决经销商的孔喷丝板,喷丝板上方的。妞妞et al。45)临时系统通过发明一个螺旋线圈设置和证明该方法有较高的纤维产量和允许更好地控制纤维形态。考虑以上信息,我们可以得出结论,可以定制各种设计和尺寸的纳米纤维通过使用不同种类的电纺的设置。

4所示。聚苯胺的基本知识

导电聚合物是高分子材料的第四代。这种类型的纳米纤维已经成为电影的发展,源膜,nanoelectrodes传感器应用。他们的电子导率可以增加了许多数量级从10−10-10年−5到102-10年5供应链管理−1在掺杂(8,46),涵盖整个insulator-semiconductor-metal范围。各种导电聚合物,如聚苯胺(PANI),聚吡咯(PPY),聚(p-phenylene-vinylene) (PPV),聚(3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT),和其他polythiophene衍生品,可以合成一维纳米结构,如纳米管、纳米线,最近关注领域的纳米科学和纳米技术由于其特殊的传导机制,独特的电气性能,可逆掺杂/ dedoping过程,可控的化学和电化学性能和加工性能46- - - - - -48]。

聚苯胺有最长的历史本质上的导电聚合物之一。它是最古老的人工导电聚合物和高导电性有机化合物中吸引了持续的关注。聚苯胺已成为最具吸引力的导电聚合物由于其高稳定性、易于合成、导电性的可行性控制通过改变质子化作用状态或氧化态,和苯胺单体的低成本49- - - - - -51]。完全绝缘或导电聚苯胺,根据氧化态和质子化作用的水平。只有在中间氧化态,质子化了的鲜绿的形式是导电的。充分降低leucoemeraldine和完全氧化pernigraniline绝缘材料(52]。聚苯胺纳米纤维得到了太多的关注由于其优越的性能比传统的批量合成聚苯胺膜或(53- - - - - -55]。聚苯胺纳米纤维显示增强水加工性能(56)和改进的酸碱敏感性和响应时间当他们暴露于化学气,由于其巨大的表面积。另一方面,聚苯胺纳米纤维有许多潜在的应用,包括电气设备,闪光焊55),传感器和致动器(57,58),可充电电池(59),电磁屏蔽设备,防腐涂料(60]。

中性聚苯胺可以改变固有的氧化还原状态的完全减少leucoemeraldine的完全氧化pernigraniline。50%的内在氧化聚合物被称为鲜绿的和75%的内在氧化聚合物叫做nigraniline [61年]。与大多数其他聚芳,聚苯胺不完全氧化的进行。聚苯胺变得进行质子化了的鲜绿的基地时,载流子产生。这个过程通常被称为质子的酸掺杂。绿色的质子化了的鲜绿的盐电导率由许多数量级高于普通聚合物,但是低于典型的金属。

PANI的重复单位由苯胺单体连接形成一个支柱。氮原子的存在说谎苯基环之间允许不同氧化态的形成,从而影响其物理性质。聚苯胺具有内在不稳定的支柱,导致单双键交替的形成以及在聚合单体单元。的离域 成键电子,产生共轭骨干,为移动充电运营商提供电子途径,介绍了通过掺杂。因此,聚苯胺的电子性质,以及许多其他的物理化学性质,决定了聚合物的结构骨架和掺杂物离子的性质和浓度62年- - - - - -64年]。

4.1。聚苯胺纳米结构

了很多努力在合成纳米聚苯胺由于其新颖的物理性质和潜在的应用。一般来说,聚苯胺纳米结构可以使用硬,极富合成方法。hard-template方法,通常采用氧化铝或track-etched膜作为模板合成所需的材料,聚合发生在膜的孔(65年]。然而,相当乏味postsynthesis过程经常需要移除模板使用(66年]。此外,聚苯胺纳米结构可能被摧毁或形式的不良从模板聚合时释放。极富方法使用胶束,乳剂,液晶,表面活性剂凝胶合成聚苯胺纳米结构(67年]。

极富方法(68年,69年)是一个简单的自组装方法。通过控制合成条件,包括温度和掺杂剂单体的摩尔比,聚苯胺纳米结构可以由原位聚合掺杂质子的酸作为掺杂物的存在。自组装形成机制中使用这种方法,掺杂剂掺杂剂和/或单体形成的胶束作为软模板的过程中形成管/线(68年]。到目前为止,各种聚苯胺微/纳米结构,如微/纳米管(70年,71年),纳米线/纤维(72年- - - - - -74年),中空微球(75年,76年)、纳米管连接和树突(77年),已由极富方法。然而,这种方法允许在有限的范围内使用的化学物质。此外,到目前为止,一些小说template-less方法也已发展到聚苯胺纳米纤维,形状如电纺的(78年]。可以合成纳米纤维沉积直接到铝箔上,金属丝网,棉、丝、羊毛、硅晶片。

许多其他方法也被公认为聚苯胺纳米结构的合成。聚苯胺薄膜的厚度20到100海里已经准备使用气相聚合(79年]。气相聚合是一种自组装技术,不需要大量聚合物。它利用宏观分子制造的有机排列nanolayered骨料和薄膜80年,81年]。也有报道通过聚合纳米聚苯胺的制备功能化质子的酸的存在,既充当表面活性剂和乳化剂,使质子化剂。这个过程称为乳液聚合,它结合了苯胺,质子的酸和氧化剂的混合水和非极性或弱极性液体82年- - - - - -84年]。为了避免结块的厚纤维形状不规则的颗粒,经和同事采用超声波辐射协助传统一滴一滴地添加氧化剂溶液形成聚苯胺纳米纤维(85年]。超声波协助通过声化学的方法是一个重要的方法,让研究人员获得无机纳米粒子均匀分散在聚合物基质86年,87年]。聚苯胺纳米纤维获得的另一个流行的方法是通过界面聚合,其中包括一步聚合两个活性代理或单体溶解在两个非混相阶段。这种技术可以让高结晶度的合成聚苯胺纳米纤维没有根据特定的模板和溶剂(60,88年- - - - - -90年]。

5。聚苯胺纳米纤维通过电纺

5.1。整洁的聚苯胺纳米纤维

生产的聚苯胺纳米纤维为研究电纺的一直是一个巨大的挑战。PANI在常见溶剂溶解度差干扰电纺的成均匀的纤维,要求它被有机酸掺杂以增加其溶解在有机溶剂91年]。各种方法已经尝试测试电纺的PANI解决方案的适用性不与其他聚合物混合。作为一个内在导电聚合物,聚苯胺是只能以低分子量的形式,从而使其解决方案不足的弹性实际上电纺直接进入一种纤维(79年]。以前的研究报告的形成结构像珠子和水滴实际上电纺纤维弹性较低(92年]。绝缘高分子量的共聚物的使用预计将作为补救,传授更大的弹性。然而,不导电聚合物的存在强烈修改PANI的物理和化学性质,最终限制了其应用93年]。一维聚合物场效应晶体管的制备聚苯胺纳米纤维混合使用与聚氧化乙烯(PEO) 1: 1的比例已被报道。PEO的加入导致电导率急剧衰减。这项研究的结果允许的结论是,减少了PEO的内容将增强实际上电纺聚苯胺的导电率(通过一个或几个数量级94年]。

为了改善聚苯胺的电纺的处理,一些航线开发找到最佳条件产生的纯聚苯胺纳米纤维表面光滑的纤维和减少造成的局限性不传导的共聚物。目标不仅是生产整洁的聚苯胺,而且获得的纤维不会提高担忧与掺杂剂副反应当暴露于外部代理,如辐射或气体(93年]。卡德纳斯和同事在他们的研究中,提出了使用浴收集器的聚苯胺纳米纤维制造的电纺的过程。在本研究工作中,纤维没有沉积在接地收集器,收集的,而是他们在丙酮浴放置在一个电极(95年]。虽然有许多文献来源(96年- - - - - -98年)描述基于聚苯胺纳米纤维的制备电纺的,整洁的聚苯胺纳米纤维的制造报告电纺的相当罕见。在早期的研究中,MacDiarmid et al。99年)生产的聚苯胺纳米纤维使用的方法类似于一个Cardenas等人,取得纤维平均直径139纳米的放置20 wt % PANI在98%硫酸溶液在玻璃吸管固定在阴极铜浸在纯水。然而,在这项工作相比,Cardenas和同事使用解决方案与一个比低浓度的聚苯胺在丙酮(1 wt %)95年]。

通过使用丙酮浴收集器,多余的溶剂扩散到丙酮和允许纤维形成。因此,研究人员已经成功地捏造的亚微米PANI使用高分子量聚合物的电纺的技术没有掺入混合获得飞机稳定形成纤维。这种技术生产的纤维被观察和扫描电子显微镜(SEM)下的特点。这些纤维出现孤立的基质,这是有利于电气特性。这些纤维的电导率测量10的顺序−3到102供应链管理−1,电导率值显著增加的趋势。具有更大直径的纳米纤维具有高的电导率值由于其体积表面比增加。更高的体积表面比导致相对较低的溶剂的蒸发损失,因此纤维更部分掺杂和导电。

方法利用阴极铜浸在纯水是由放置20 wt %的PANI 98%硫酸溶液在玻璃吸管。收集到的纤维在或在水的表面。在这项研究中,作者报道在成功生产纤维平均直径为139纳米,单纤维的电导率约~ 0.1 Scm−1。值得注意的是,纳米纤维的形貌存入浴的解决方案是平稳而收集到的纳米纤维的导电表面(99年]。

另一项研究通过Shie et al。One hundred.]报道使用保利的鲜绿的基础(o-methoxyaniline)粉末溶解在四氢呋喃/二甲基甲酰胺的混合物(四氢呋喃/ DMF)制备的电纺的解决方案。5 wt %的解聚苯胺被加载到一个塑料注射器与金属针,与0.02到0.04毫升/分钟的速度。聚苯胺纳米纤维收集在一个铝盘放置8 - 14厘米低于针的尖端。样品被加热在100°C的一个小时。这些纤维的生物相容性检查通过各种分析:琼脂扩散试验,一氧化氮测定,细胞和蛋白质吸附。研究发现,电纺的拥有捏造出来的聚苯胺纳米纤维细胞毒性可以忽略不计,低血清蛋白吸收,和低成肌细胞细胞附件。成肌细胞细胞的比例对聚苯胺测定为40.7%±6.1%,而细胞粘附电刺激PANI为53.6%±9.9%,略高。结果表明,聚苯胺纤维的细胞表现出显著扩展增长停滞阶段,而电刺激后,聚苯胺纤维细胞表现出更高的增殖。聚苯胺纤维的减少细胞生长可能是由于纤维的疏水表面。聚苯胺纳米纤维显著增加一氧化氮分泌的显示,这些纤维可能引起轻微的炎症反应在植入人体后。 The response index of the toxicity assay of PANI to myoblast cells was nearly zero after electrical stimulation. Thus, it is suggested that PANI nanofibers can be considered to be very suitable for biosensor applications.

聚苯胺掺杂的研究实际上电纺2-acrylomido-2-ethyl-1-propanesulfonic酸(AMPSA)表示0.76 Scm的电导率−1,这表明纤维金属政权的电荷传输由于没有明显的场效应(101年]。纯聚苯胺纤维是由溶解900毫克的PANI-AMPSA 3毫升浓硫酸和手动搅拌30分钟的解决方案与玻璃棒。解决方案被关在一个玻璃吸管垂直放置3厘米在盛有水的烧杯中作为阴极。值15千伏的纺丝电压被成功应用,导致沉积的细纤维以一种古怪的方式由于火花形成的吸管。纤维表面沉积水,剩下12 h让硫酸溶解在水里。纤维被收集在一个堕落的掺杂硅/ SiO2晶片。这些纤维的平均直径测量大约10μm。

5.2。聚苯胺纳米纤维混合

由于聚苯胺是很难实际上电纺,大多数研究者倾向于把它与其他聚合物electrospinnable。陈和同事研究了PANI整合进保利(ɛ-caprolactone)和凝胶原位光照治疗肿瘤的体内(102年]。除了拥有正确的聚合物混合了候选人,在电纺溶液制备过程中使用的溶剂也是一个需要考虑的重要参数。Fryczkowski等人研究了两种不同溶剂的影响在准备电纺的解聚(3-hydroxybutyrate) (PHB)与聚苯胺103年]。他们的研究显示潜在的生物降解性和PHB-PANI有趣的电特性。四氢呋喃为纳米纤维结构和性能比氯仿。PHB-PANI在四氢呋喃溶剂产生平滑,均匀,细纳米纤维增强亲水性和低电阻。

卡里姆利用对偶方法将聚苯胺纳米纤维(对齐104年]。第一步是合成PANI共聚物o-aminobenzenesulfonic酸(PANI-co-PABSA)通过原位聚合。然后,聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖寡糖(COS)聚苯胺共聚物混合入电纺的解决方案。XRD和红外光谱数据从这个研究显示PANI-co-PABSA之间氢键的存在,因为,PVA分子可能导致因为弱相互作用。

Sharma等人利用实际上电纺纤维制造支架的三维细胞培养(105年]。他们报道制备聚苯胺/聚(丙烯酰胺N-isopropyl -有限公司甲基丙酸烯酸)(PANI-CNT / PNIPAm -有限公司maa)复合1:1的比例聚合物。这项研究表明可能使用导电纳米纤维支架在获得细胞生存比控制和PNIPA-co-MAA没有聚苯胺。为了取代高成本的氧还原反应催化剂铂聚合物电解质燃料电池使用更便宜的材料已经由Zamani等人通过高分子混合(106年]。10 wt %聚苯胺加入到聚丙烯腈(PAN)首先作为纳米纤维催化剂,它提供了改进半波电位和奥尔爆发潜力的70和100 mV。

聚苯胺纳米纤维用最少的人,在1 - 0%的范围之内w / w PEO的内容,对PANI的数量,发现一些缺陷如珠的形成(94年]。这样的缺点可以解释为毛细管不稳定旋转射流的表面张力与PEO浓度降低(107年]。PEO相比,聚苯乙烯(PS)被发现更适合与聚苯胺混合,因为它导致聚苯胺纳米纤维的形成薄,直径100纳米以下。因此,电纺的生产的聚合物溶液混合纳米纤维用更少的缺陷,与PEO,提出更好的融入氯仿的同质性。由于聚苯胺的电导率是非常敏感的缺陷,它是合理的建议的整体导电性的聚苯胺/ PS混合将高于聚苯胺/ PEO的混合(91年]。

5.3。核/壳聚苯胺纳米纤维

如前所述,同轴旋转,也可用于生产聚苯胺纳米纤维。这种电纺的使用两个喷丝板,低弹性流体可以伸长随着electrospinnable液(108年]。这个过程将导致纳米纤维连续core-sheath形态。张和拉特里奇生产的纤维聚苯胺的掺杂剂camphor-10-sulfonic酸(HCSA)与聚(甲基丙烯酸甲酯)混合(PMMA)通过同轴电纺core-sheath形式。100% doped-PANI纤维被浸泡获得的纤维混合成异丙醇。这样做是为了消除PMMA壳,从而释放掺杂聚苯胺核。由于搬家,纤维的直径下降 来 纳米(109年]。

同轴电纺的也有用在将导电材料上不导电纤维(反之亦然),不同的层。Sarvi等人应用这个方法发展与优良的压电纳米纤维(110年]。的纳米纤维是由聚偏二氟乙烯(PVDF)为核心、PVA混合聚苯胺,微碳纳米管壳(MWCNT)。低浓度的PVDF添加合成解决方案以增加相对稀聚苯胺溶液的粘度electrospinnable。MWCNT据报道,显著降低聚合物的电渗透浓度矩阵。这是表明PANI组件的存在增加了PVA纳米纤维垫形成通过桥接纳米纤维和消除空气阻力。

试图开发一种材料提取体内,半固体组织提取已通过静电纺丝制备聚苯乙烯(PS) /聚苯胺core-sheath [111年]。吴等人曾在PS /交联胶原core-sheath目的相同,但PS核心显示非常极可怜的提取能力和离子化合物(112年]。胶原蛋白鞘未能提取,因此可以防止组织矩阵的渗透到PS的核心。之后,他们成功地修改core-sheath通过PANI鞘的制造。整洁的PANI鞘后获得选择性移除胶原蛋白含量纺制胶原蛋白/聚苯胺鞘。这种方法给更好的酸性激素和高萃取效率的能力。

5.4。修改后的核/壳聚苯胺纳米纤维

不同的修改也可以生产完成核/壳结构的变化。同轴电纺喷丝板可以用来产生新颖的带状的灵活nanocables [113年]。修改后的喷丝板允许调整nanoribbon的核心实现首选直径通过改变内在的针。这部小说技术可以制造可调PANI的核心组成,磁铁3O4纳米粒子和有机模板发光结核病(BA)3苯酚的(BA =苯甲酸,苯酚的= 1,10-phenanthroline)。nanocable阵列产生电conductive-magnetic与绝缘发光鞘双官能团的核心。导电芯具有导电性的订单10−2供应链管理−1,可能会给反应的磁场。这些导电nanocables相互绝缘的阵列形式,能够发出绿色光在紫外线照射下由于鞘属性。的能力调整发射颜色的带状同轴microcables通过改变铕和铽(欧盟+/结核病+)摩尔比率显示了鞘邵et al。114年]。他们可以调整发射在广泛的红黄绿颜色通过调整欧盟的质量比+/结核病+复合物、PANI含量或铁3O4纳米粒子的内容。

试图通过刘等人已经导致一个有趣的方法来制备聚苯胺纳米纤维通过电纺的[与空心结构115年]。而不是使用传统的同轴电纺的,技术不需要准备两个不同实际上电纺的解决方案。锅电纺的只需要一个混合的解决方案支持壳牌和最终直接产生空心静电纺丝。刘等人伪造三功能性的(photoluminescent-electrical-magnetic)灵活的欧盟(BA)3苯酚的/ PANI / Fe3O4/ PVP中空的纳米纤维。空心纳米纤维的外直径305纳米和内部直径约140海里。团队也使用相同的过程来产生结核病(BA)3苯酚的/ PANI / Fe3O4/ PVP空心纳米纤维与238海里外直径和80海里内直径(116年]。也有一些研究报道中空结构的聚苯胺纳米纤维。然而,这些纳米纤维是通过表面的原位聚合苯胺和静电纺丝和随后删除实际上电纺模板117年]。

Lv和同事应用电纺的使用特别设计的平行双喷丝板准备bistrand-aligned nanobundles [118年]。这些nanobundles由PANI / PVP作为一个链和欧盟(BA)3苯酚的/ PVP作为另一个链,PVP作为模板。他们是第一个记录这个过程获得bistrand-aligned纳米结构。他们建议更好的连接的聚苯胺纳米纤维和稀土复杂的有效隔离。

静电纺丝的机械性能通常被认为是重要的对于许多应用程序。尽管如此,纳米纤维往往发现机械比相应的纺织纤维由穷相同的聚合物。他们的抗拉强度和杨氏模量低于300 MPa和3 GPa报道,分别为(119年- - - - - -121年]。生产高性能静电纺丝纳米纤维的分子结构应与链的延伸沿纤维轴(122年]。PANI另一方面通常作为导电颗粒填充在一个合适的矩阵,它提供了所需的机械性能。Valentova和Stejskal123年]PANI在压缩圆形颗粒的力学性能特征,而不是传统的矩形或哑铃状的样品。这是发现压缩颗粒的动态力学性能依赖于压缩压力。样品变得脆弱的压缩压力高于800 MPa。聚苯胺纤维湿纺的解决方案包含溶剂的聚苯胺。发现混凝剂温度有显著影响纺纤维的强度和模量(124年]。

6。实际上电纺聚苯胺纳米纤维的应用

研究人员一直在调查实际上电纺聚苯胺纳米纤维的潜在的应用在各个领域。本节重点介绍使用的机会实际上电纺聚苯胺纳米纤维对新兴技术的发展,比如在导电支架材料,控制药物输送系统,基于纳米纤维的传感器设备,超级电容器,灵活的太阳能电池。

6.1。组织工程和药物输送

组织工程是一个方法来制造新组织培养细胞。生物可降解支架可以作为培养细胞的移植工具和模板引导组织再生(125年,126年]。支架应生物相容性、生物可降解和高度多孔的;他们应该大的表面积和高度相互关联的孔隙结构与合适的孔隙大小127年,128年]。聚苯胺的导电聚合物之一,有可能被应用作为组织工程(导电基板129年- - - - - -131年]。只是最近的可调electroactivity PANI一直探索多样化的生物领域的应用,如支架在组织工程领域。不过,调查这样的应用程序已经把证据的合成聚苯胺和聚苯胺支持混合细胞的能力增长。不同氧化态的PANI的能力增加了生物医学研究领域的研究进展(132年]。

尽管如此,像许多导电聚合物,聚苯胺不是固有的生物降解133年),它可以通过(1)用生物可降解聚合物混合形成复合(134年];(2)修改主干呈现降解性(135年];和(3)合成聚苯胺链短,可以进行逐步侵蚀(136年]。电纺的生物相容性、生物可降解聚合物填充聚苯胺可以生产纳米纤维在组织工程应用中这可能是有用的。组织工程的研究实际上电纺聚苯胺混合物包括聚苯胺/壳聚糖[报告137年聚苯胺/聚(glycerol-sebacate)],(后卫)138年聚苯胺/ nanohydroxyapatite /明胶(),139年聚苯胺/ PLA [],140年聚苯胺/ PPY [],141年聚苯胺/ PCL [],142年]。

先前的研究由李等人。143年]描述了使用复合纳米纤维聚苯胺与明胶混合导电支架在成肌细胞的增殖细胞组织培养。明胶是一种常用的生物材料用于组织工程的应用,尤其在心脏组织工程(144年,145年]。明胶,不到3%的PANI相比总重量,导致了纳米纤维复合材料的物理化学性质的改变。减量的复合纳米纤维的直径被发现的增量PANI凝胶体积比。最初的细胞表现出不同的形态,这取决于聚苯胺的浓度。细胞培养的小直径PANI-gelatin纳米纤维混合更分散,表现出光滑的纤维形态,类似于细胞生长在一个玻璃盖表面(控制样本)。然而,细胞生长大直径纳米纤维基质呈现低密度和伪足。其他物理化学测量,如抗拉强度、弹性、电导率,和电子显微镜分析,证实了聚苯胺纳米纤维随之而来的均匀性。

聚苯胺纳米纤维在组织工程的初步研究143年]当时支持的研究工作由Ghasemi-Mobarakeh et al。解释说,聚苯胺具有不同的表面改性和功能化生物分子或掺杂物与生物传感元素允许他们被修改,表现出不同的细胞过程所需信号通路。通过这种方式,显著增强细胞增殖和分化是通过聚苯胺的就业。因此,导电聚苯胺的制备提供了一个极好的机会高度选择性,不会引起排斥的,特定的,稳定的纳米复合材料的组织工程支架不同器官(146年]。

聚苯胺纳米纤维取向对导电性的影响也被报道Ku et al。147年]在PCL准备实际上电纺聚苯胺纳米纤维混合。转子转速调整到100 rpm收集随机纳米纤维和纳米纤维排列900 rpm。实际上电纺聚苯胺/ PCL纳米纤维随机和对齐方向被用作对C2C12小鼠成肌细胞的生长细胞支架。混合PANI-PCL直径的纳米纤维是通过聚苯胺浓度的增加减少的增量在纺丝溶液的导电性。

种子细胞种植在随机取向纳米纤维矩阵被观察到的平面和多极形态。相比之下,种子细胞种植在排列纳米纤维被发现拥有双相形态。PANI装载数量显著影响PANI-PCL肌管形成的纳米纤维。肌管形成的数量随着聚苯胺浓度的增加而增加。结果表明,导电率和排列的纳米纤维可以协同刺激肌原性的分化。

有效的方法将药物的发展吸引了广泛关注,主要在肿瘤治疗和组织工程。定量药物输送系统可以控制释放药物在特定的时间和位置,尤其是stimuli-response药物运载系统(148年- - - - - -150年]。导电聚合物表现出可逆的电化学反应;他们将合同在减少,氧化后扩大。这个特性允许各种药物的控制释放151年,152年]。实际上电纺导电聚合物纳米纤维提供高表面积,可以很容易地加载和药物。它已经表明地塞米松的释放从实际上电纺PEDOT / PGA纳米纤维可以控制通过使用电刺激,这是由于收缩和扩张的PEDOT153年]。最新的,有一些作品关注报道实际上电纺聚苯胺混合药物控制释放[154年]。

6.2。传感器

聚苯胺纳米纤维是一种很有前途的候选人为设计传感器由于其导电性是高度敏感的化学气体由于其高表面面积(155年]。综合了聚苯胺纳米纤维(156年,157年)和聚苯胺纳米复合材料碳纳米管(碳纳米管)158年),我们3(159年],TiO2(160年]研究了气体传感应用程序对湿度和气体和生物传感器设备,因此利用电导率的变化在氧化或还原(161年]。这个特定的特性是针对放大信号转导的电化学反应(162年- - - - - -164年]。

实际上电纺聚苯胺纳米纤维和聚合物混合最近引起了研究人员的兴趣由于其易于加工,优良的检测,和统一的纳米纤维的形成,相比其他化学或模板路线。几种类型的聚苯胺纳米纤维实际上电纺最近开发了基于传感器。最近的报告包括实际上电纺纳米纤维聚苯胺/石墨烯/ PS对铅和镉离子的检测165年聚苯胺/ SnO。2对H2气体传感(166年聚苯胺/ PCL[],多个检测使用167年聚苯胺/聚酰胺66),比色检测[168年聚苯胺/聚(环氧乙烷)],气体传感器(169年聚苯胺/氧化锌chemiresistor传感器[],170年聚苯胺/ PLA),感觉酒精蒸汽增加分子大小(171年聚苯胺/聚偏二氟乙烯作为应变传感器[],172年),高灵敏度气体传感器基于聚苯胺/ PMMA (173年聚苯胺/蚕丝蛋白),microfibrous垫作为被动传感器(174年聚苯胺/聚酰胺6 / TiO。2纳米纤维为氨传感器(175年,176年]。

聚苯胺纳米纤维传感器的湿度响应是由测量在室温下的阻抗在不同湿度水平。根据林等。177年),聚苯胺纳米纤维呈现的流变学的形成一些珠子表现出改善粘附受体和更好的电接触电极由于高表面积,进而增强其传感特性,而没有珠子的纳米纤维。PEO的混合合成大大修改PANI-PEO亲水性的纳米纤维,和他们的湿度响应。的PANI-PEO基于纳米纤维传感器显示更高的灵敏度比电影同行与阻抗增加三个数量级从20%到90% RH。湿度传感器基于聚苯胺纳米纤维和一些珠子和小PEO含量显示灵敏度高,响应快,和小磁滞177年]。

林等。178年),另一方面,发达湿度传感器的声表面波(看到)基于实际上电纺core-sheath结构化的聚苯胺/聚(乙烯基缩丁醛)聚苯胺/聚乙烯醇缩丁醛混合纳米纤维。据报道,纳米聚苯胺表现出一个优秀的化学反应敏感,具有较高灵敏度和散装的PANI相比更快的响应。因为它是不可能准备纳米聚苯胺直接从其解决方案,这是与聚乙烯醇缩丁醛混合。结果表明,聚乙烯醇缩丁醛是适合与聚苯胺形成core-sheath coelectrospun结构。

这是表明高性能看到湿度传感器可以成功制造基于实际上电纺core-sheath PANI-PVB复合纳米纤维。复合纳米纤维看到传感器显示很高的敏感性为75千赫/ % RH湿度范围宽,传感线性好,加湿和干燥过程非常快的响应。此外,PANI-PVB纳米纤维为基础的传感器可以用来检测湿度低至0.5% RH具有良好的敏感性。高表面体积比和改善质量负载,电声负载和粘弹性负载PANI core-sheath结构化的复合纳米纤维的混纺与聚乙烯醇缩丁醛负责的有吸引力的湿度传感特性看到传感器(178年]。

众所周知,检测传感器的稳定是一个重要的参数。掺杂聚苯胺一般显示不满意露天的稳定,导致基于寿命很短的PANI的传感器。然而,聚苯胺/聚乙烯醇缩丁醛纳米纤维传感器显示稳定性好,由于实际上电纺复合纳米纤维的流变学,展出core-sheath结构,聚苯胺内核,聚乙烯醇缩丁醛外鞘所覆盖,而不是直接暴露在露天。化学稳定性和相对疏水聚苯胺核心聚乙烯醇缩丁醛能有效地保护。看到传感器的长期稳定性调查基于PANI-PVB纳米纤维后发现其高灵敏度传感器保持存储超过7个月(178年]。

实际上电纺聚苯胺纳米纤维掺杂钯纳米粒子已经证明有效氢传感应用的制造chemiresistor [179年]。纳米纤维沉积为单跨两个金电极通过近场电纺纳米纤维不使用传统的光刻过程。基于这些钯纳米颗粒chemiresistors记录1.8%的电阻变化环境中的氢离子的浓度为0.3%。这些纳米纤维传感器是灵活,具有良好的可逆性,潜在的多功能通过掺杂不同的粒子。

此外,张和拉特里奇的研究报道实际上电纺纤维的制备聚苯胺和聚(材料间是的运动(PEDOT),混合了聚环氧乙烷(PEO)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)在一系列的作品,使用模板合成。聚苯胺掺杂纤维整齐的樟脑磺酸(CSA)首次成功制造了同轴电纺和随后的PMMA壳解散。这使得聚苯胺/ CSA实际上电纺纤维的检测电气性能和增强,以及气体传感应用。PANI-blend纤维被发现的导率增加呈指数掺杂PANI在纤维的重量百分比,高达 供应链管理−1聚苯胺/ CSA as-electrospun纤维的100%。整洁的掺杂聚苯胺的导电性纤维被发现会增加 供应链管理−1随着分子取向,通过固态(One hundred.]。

前面描述实验结果从而支持;在实际上电纺纤维增强的分子排列,在电纺的过程和随后的治疗后,积极有助于增加导电性的导电聚合物。整洁与不同级别的掺杂聚苯胺纤维也被捏造的同轴电纺和随后的清除外壳的解散和表现出大范围的显示纤维电气导率,以指数增长的聚苯胺掺杂剂的比例越来越大。这些纤维被发现是非常有效的在纳米chemiresistive传感器对氨和二氧化氮气体,由于这个大范围内可用的电子导率。灵敏度和响应时间都是优秀,掺杂聚苯胺的反应比率高达58传感的氨和超过105为二氧化氮传感无掺杂的聚苯胺纤维。气体传感的特点时间显示是在1到2分钟。使用一个模型,占内在纤维导电性的影响(包括成分和分子取向),垫子孔隙度、垫和纤维取向分布,计算与垫垫导率得到定量协议导率测量实验(One hundred.]。聚苯胺/ PS实际上电纺纳米纤维表现出优秀的检测H2O2比其相应的薄膜形式。H2O2是有用的,因为它往往是酶促反应的产物。在葡萄糖和氧气之间的反应生成的葡萄糖氧化酶(气态氧)。大表面积促进气态氧固定比薄膜传感器(176年]。

6.3。超级电容器

世界人口的增加能源需要敦促新发现和操作的可再生能源。至关重要。然而,找到方法来储存能量以保持足够的供应和安全的能量分布。出于这个原因,超级电容器是一个非凡的发现与它的内部阻力低、快速充电和放电,高功率密度、高能量密度、长生命周期,比传统电容器和电池(180年- - - - - -184年]。是其性能的关键技术,并把它变成一个研究热点是电极材料。电极材料主要有碳材料、金属氧化物和导电聚合物。导电聚合物中,聚苯胺已成为首选材料由于其高电容、理想的化学稳定性,和多个固有的氧化还原状态185年]。

鉴于所有这些优秀的PANI的优点,它已成为一个强大的竞争对手作为建筑材料的超级电容器。最近,研究人员已经意识到这一点的潜力实际上电纺聚苯胺通过他们的研究实际上电纺聚苯胺纳米纤维网络上电极(186年聚苯胺/聚丙烯腈核壳[],三维多孔187年),夹在对称超级电容器组成的灵活的PANI /碳化聚酰亚胺[188年聚苯胺/去/ PVDF [],189年聚苯胺[],hollow-structured91年],PANI /五氧化二钒作为非对称超级电容器(190年]。

Chaudhari和他的同事(186年)发起的一项研究对聚苯胺纳米纤维应用网作为超级电容器的电极材料。由于聚苯胺的电纺的直接处理是一个艰巨的任务,他们提出了制造高纵横比的聚苯胺(> 50)电纺聚合物混合的聚苯胺和聚氧化乙烯(PEO)。电极的制造了75 wt %的聚苯胺,15 wt %的炭黑,10 wt %的聚偏二氟乙烯,和几滴N-methylpyrrolidinone形成一个统一的泥浆。由此产生的泥浆涂石墨衬底,担任电流收集器。

静电纺丝性能的生产水电解质(1 M H2所以4LiClO)和有机(1米4碳酸丙烯酯(PC))电解质相比与聚苯胺粉末。聚苯胺纳米纤维的比电容网络1 M H2所以4是267 F·g−1在电流密度为0.35 g·−1聚苯胺粉末,这是高于(208 F·g−1)。聚苯胺纳米纤维网络展示优越性能稳定相比,聚苯胺粉末和交付的一个特定的电容230 F·g−1在第1000届周期。超过86%的1000次后保留原来的电容;同时,聚苯胺粉末的电容保留1000个周期后观察到的是48%。这个观察表明,聚苯胺纳米纤维网络有更好的循环稳定性比聚苯胺粉末。较小的个体阻抗参数的聚苯胺纳米纤维网也观察到,表明电活性网站所需的可用性电荷转移反应和反离子扩散。考虑到这些特点证明了合成聚苯胺纳米纤维通过电纺的,它被发现是一个合适的候选人被用作电极材料在高性能超级电容器186年]。

6.4。太阳能电池

涂料太阳能电池(DSCs)原来是兴趣的中心现有的低碳经济作为解决能源需求(191年,192年]。他们一直被认为是一个潜在的替代硅基太阳能电池由于其简单的制造过程,催化性能高,便宜的反电极(193年]。反电极的DSCs函数作为收集电子,催化氧化还原电对再生。这些通常由Pt的影片,但尽管他们良好的性能,基于Pt的太阳能电池需要高温操作和复杂的设施,这限制了他们的应用程序(194年- - - - - -196年]。由于这些原因,最近几十年目睹了PANI的使用在这个领域的发展以提高细胞稳定性,降低制造成本,并简化制备技术,与以往相比,使太阳能电池(197年]。段等人也证明了聚苯胺电解质固体催化tri-iodide物种的能力,缩短电荷扩散路径长度,和染料分子在阳极/电解质界面(197年]。重点研究利用聚苯胺作为DSCs组件已经扩大了某些研究团队的努力学习实际上电纺聚苯胺纳米复合材料。然而,这仍然是一个新兴的研究课题;因此研究致力于显得稀缺,无论潜在的显示。调查实际上电纺聚乳酸/聚苯胺纳米纤维的刚性和柔性DSCs [198年聚苯胺/ MWCNT计数器电极[],另一个199年为数不多的研究。

开发了一个简单的电纺的方法(198年)直接沉积导电10-camphorsulfonic酸(CSA)掺杂PANI与聚乳酸(PLA)混合复合膜(PANI / CSA-PLA)灵活的铟锡敷氧化物polyethylenenaphthalate(笔)和刚性氟掺杂氧化锡(FTO)基质。结果表明,催化性能的聚苯胺/ CSA-PLA电影高于PANI-PLA电影,这是归因于的贡献高表面积的PANI / CSA-PLA纳米纤维和相对较高的导电性的聚苯胺/ CSA-PLA电影。聚苯胺/ CSA-PLA指示电极的制备过程中建议这个实验是简单的,因此可行的大规模和DSCs灵活的应用程序。

柔性和刚性DSCs证明光伏效率高,接近气急败坏的Pt DSCs。发现灵活的DSC基于聚苯胺/ CSA-PLA反电极可以表现出3.1%的转换效率,而聚苯胺/ CSA-PLA电影FTO玻璃柜台上电极表现出相当高的光电转换效率为5.30%。虽然这些结果略低于基于DSC气急败坏的Pt(灵活= 4.39%,刚性= 6.51%),他们表明PANI可以用作DSCs反电极材料,提供效率值与Pt的基础设备(198年]。

7所示。结论

(1)电纺的是一个简单的、多才多艺的和快速的技术进步,从而生成非织造纳米纤维具有高表面积与体积比和孔隙度可调,可以设计成各种纤维形式。由于这些有趣的属性,电纺的过程似乎是一个有前途的各种应用程序的方法。(2)针,聚合物溶液和收集器用于电纺纤维形态有显著影响;这样的操纵这些参数可以得到纳米纤维与目标应用程序所需的属性。(3)聚合物共混的引入,填充物为聚苯胺电纺的PANI的解决方案是另一种,除了模板涂层,可以提高聚苯胺的加工性能。(4)实际上电纺聚苯胺纳米纤维混合和复合材料测试开发新的智能材料为各种不同的应用,如组织工程支架、传感器、超级电容器、太阳能电池。材料是为了回应通过改变细胞的形状和大小和展示了高灵敏度的检测对特定的环境。(5)一般来说,实际上电纺聚苯胺纳米纤维展示一个优秀的潜在的未来的应用,特别是在生物医学设备和传感器。然而,生物相容性的研究长期使用仍然不足进行相当有限。很重要的毒理学资料实际上电纺聚苯胺纳米纤维及其健康影响评估在实际工业生产开始之前。(6)聚苯胺混合动力车的core-sheath结构与其他聚合物改善了聚苯胺的可用性。聚苯胺稳定长期的限制由于掺杂剂浸出,这可能对周围环境产生负面影响,因此应该解决。(7)除了问题扩展响应/恢复功能,聚苯胺纳米纤维的可行性也被可怜的机械性能阻碍PANI往往是一种脆性材料延性较差。虽然电影的聚苯胺纳米纤维可以放置在许多基质,是不可能产生PANI纳米纤维膜,机械强劲到足以自立式。新方法对独立的聚苯胺纳米纤维通过改善力学性能的聚苯胺纳米纤维增强的可用性的另一种方法对未来广泛的生物医学,能源,生物技术的应用程序。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者会表达他们的感激之情为潜在的马来西亚各种大学的学术人员(PAS)计划,IJN-UTM心血管工程中心、生物科学和医学工程学院化学系,理学院,马来西亚各种大学。

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