标志”年代rc=

纳米技术杂志》gydF4y2Ba
PDFgydF4y2Ba
纳米技术杂志》gydF4y2Ba/gydF4y2Ba2012年gydF4y2Ba/gydF4y2Ba文章gydF4y2Ba

研究文章|gydF4y2Ba开放获取gydF4y2Ba

体积gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba |gydF4y2Ba文章的IDgydF4y2Ba 483976年gydF4y2Ba |gydF4y2Ba https://doi.org/10.1155/2012/483976gydF4y2Ba

一美国Patel加布里埃尔·m·Manzo Shagufta Patel, Prashant s Kulkarni乔治g .追逐gydF4y2Ba,gydF4y2Ba ”gydF4y2Ba实际上电纺超疏水纳米纤维垫的渗透率gydF4y2Ba”,gydF4y2Ba纳米技术杂志》gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 卷。gydF4y2Ba2012年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 文章的IDgydF4y2Ba483976年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 页面gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba。gydF4y2Ba https://doi.org/10.1155/2012/483976gydF4y2Ba

实际上电纺超疏水纳米纤维垫的渗透率gydF4y2Ba

一美国帕特尔gydF4y2Ba,gydF4y2Ba1gydF4y2Ba 加布里埃尔·m·ManzogydF4y2Ba,gydF4y2Ba1gydF4y2Ba Shagufta美国帕特尔gydF4y2Ba,gydF4y2Ba1gydF4y2Ba Prashant s KulkarnigydF4y2Ba,gydF4y2Ba1gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba 乔治·g .追逐gydF4y2Ba1gydF4y2Ba

1gydF4y2Ba阿克伦大学化学与生物分子工程系,阿克伦,哦,44325 - 3906,美国gydF4y2Ba

学术编辑器:gydF4y2Ba安德烈KolmakovgydF4y2Ba
收到了gydF4y2Ba 2011年9月14日gydF4y2Ba
接受gydF4y2Ba 2012年1月14日gydF4y2Ba
发表gydF4y2Ba 2012年3月20日gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

论述了实际上电纺纳米纤维的制备和表征垫由保利(4-methyl-1-pentene)聚合物。在不同的重量浓度聚合物是实际上电纺。垫的特点是他们的基础重量、纤维直径分布、接触角、接触角滞后和透气性。所有的实际上电纺非织造纤维垫有水接触角大于150度使其疏水性。垫的渗透率经验安装垫基础体重的一个线性关系。实验测量了空气渗透率明显大于纤维媒体渗透率Kuwabara预测的模型。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

超疏水的性质实际上电纺纳米纤维垫感兴趣的的应用程序。在面料和过滤器,空气渗透率,除了他们的疏水性,是很重要的。一些出版物报道的渗透率垫。在本文中,我们报告测量空气渗透率和比较它与渗透率预测使用常见的纤维相关媒体。gydF4y2Ba

超疏水表面是不加区别地定义为表面与水接触角(wca)大于150度。在自然界中许多超疏水表面观察到的例子。一个著名的例子是荷叶的超疏水表面。Barthlott和NeinhuisgydF4y2Ba1gydF4y2Ba]研究了荷叶上的粗糙表面的微观结构,发现荷叶帮助叶击退水表面,保持干净。在另一个例子,高和江gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)表明,一个池塘溜冰者可以在水面上行走,因为腿部的表层结构。腿有microhairs和纳米沟槽的腿毛,腿表面超疏水。一般来说,超疏水表面是捏造通过创建一个纳米级表面粗糙度和表面通过低表面能材料。等离子体蚀刻(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba机械拉伸(),gydF4y2Ba4gydF4y2Ba),而电纺的方法用来创建粗糙表面。低表面能物质,通常是氟化(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)或有机硅化合物(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba),被用来创建超疏水表面。超疏水表面具有WCA但在某些应用程序中接触角滞后和临界倾角和衬底之间的水平,低于这个水滴开始移动升降衬底的一端,也必要的(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。它需要一个大接触角和小倾角为自洁式应用程序。gydF4y2Ba

电纺的是一个简单和方便的方法来创建superhydrophobicity粗糙表面在适当的规模。的方法,电纺纳米纤维垫是有据可查的gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。静电纺丝是多功能材料使用在许多行业包括空气和液体过滤(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba),组织工程(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba],催化[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba),和传感器(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在这个工作保利(4-methyl-1-pentene)实际上电纺在不同重量浓度。纳米纤维的纤维形态和纤维直径分布特点。表面水接触角测试,接触角滞后和透气性。渗透率是安装通过线性关系的基础重量纤维垫。测量渗透率与渗透率计算媒体发布相关的纤维。gydF4y2Ba

2。实验描述gydF4y2Ba

2.1。材料gydF4y2Ba

保利(4-methyl-1-pentene) (PFMOP)和熔融指数26克/ 10分钟在230°C的负载2.16公斤(ASTM D 1238)从奥尔德里奇购买。PFMOP可能溶解在溶剂。通过一些试验和错误的组合三种溶剂(环己烷、丙酮和N-N-dimethylformamide (DMF))混合的比例按重量80/10/10实际上电纺纳米纤维垫给了一致的。使用的溶剂从费舍尔科学和购买是没有任何进一步净化。PFMOP溶解在溶剂混合物在70°C准备电纺的解决方案与聚合物浓度从1%到4%不等的重量。轻微的搅拌是用来制造电纺的解决方案。使用的注射器电纺的预热在70°C约20分钟,然后用于电纺。gydF4y2Ba

2.2。电纺的gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba显示图表的电纺的设置应用于这项工作。聚合物解决方案是提供给预热5毫升塑料注射器配有21-gauge针通过注射泵(SP220i世界精密仪器,美国)15毫升/小时的进给速率。高压电源(γ高压研究,奥蒙德海滩,佛罗里达州美国)是用于生成20 kV针之间的电位差和载玻片放在接地铝箔放在15厘米的距离针小费。gydF4y2Ba


图1gydF4y2Ba
实验室电纺的设置的示意图。gydF4y2Ba
2.3。描述gydF4y2Ba

静电纺丝的形态垫进行评估使用提起发射扫描电子显微镜(地产- 7401 f JEOL有限公司)。样本银涂层为25秒减少充电的效果。纤维直径观察使用ImageJ从电子FESEM图像分析软件。和描述的软件的软件可以在网站(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。水接触角和接触角滞后测量使用DSA20E(德国克鲁斯GmbH)在室温下。滴5微升量用于水在空气中接触角测量。gydF4y2Ba

纳米纤维垫的渗透率测量使用弗雷泽透气性测试仪(弗雷泽精密仪器公司,Inc .,医学博士,美国)。渗透测试是进行实际上电纺纳米纤维垫由金属丝网。0.09英寸直径的钢丝网是由不锈钢丝25线每厘米。金属丝网的渗透率,没有纳米纤维,并不是可以衡量的(非常高的磁导率);因此,测量渗透率的纳米纤维垫和钢丝网复合归因于纳米纤维毡。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

静电纺丝的形态及其可纺性强烈影响电纺参数包括解决方案属性和周围的环境gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。通常三种典型形态如珠,bead-on-string结构和纤维结构可通过调整溶剂类型、solvent-to-polymer浓度、溶剂添加剂(用非极性溶剂来提高波动和解决方案),聚合物分子量、温度和外加电压。不同聚合物浓度的聚合物被用于这项工作与珠子产生纳米纤维结构。一般来说,生产珠子纺丝溶液聚合物浓度较低时,表面张力高、低粘度、低电导率(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。浓度的1、2、3和4的重量百分数PFMOP溶解在溶剂环己烷/丙酮和DMF的混合物(按重量80/10/10)实际上电纺纳米纤维。电纺的条件在表的细节gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。SEM图像和频率分布的PFMOP纳米纤维在图所示gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
聚合物PFMOP溶剂浓度% wt / wtgydF4y2Ba 溶剂gydF4y2Ba kVgydF4y2Ba 提示收集器距离(cm)gydF4y2Ba 流量(毫升/小时)gydF4y2Ba 纤维直径范围(nm)gydF4y2Ba 日志正常平均直径(nm)gydF4y2Ba 日志正常标准偏差gydF4y2Ba
1%gydF4y2Ba Cyclohexane-Acetone-DMF(80/10/10重量)gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 50 - 700gydF4y2Ba 193年gydF4y2Ba 0.488gydF4y2Ba
2%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 150 - 680gydF4y2Ba 350年gydF4y2Ba 0.276gydF4y2Ba
3%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 150 - 1500gydF4y2Ba 618年gydF4y2Ba 0.500gydF4y2Ba
4%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 210 - 1400gydF4y2Ba 707年gydF4y2Ba 0.407gydF4y2Ba
表1gydF4y2Ba
电纺的PFMOP条件。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
SEM图像PFMOP 1%的纳米纤维。gydF4y2Ba

图3gydF4y2Ba
SEM图像PFMOP 2%的纳米纤维。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
SEM图像PFMOP 3%的纳米纤维。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
SEM图像PFMOP 4%的纳米纤维。gydF4y2Ba

图6gydF4y2Ba
纳米纤维直径的频率分布。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba5gydF4y2Ba表明,纤维珠子。单位面积上的珠子的数量相当低,所以珠子被忽略了的纤维直径分布的计算。图片也显示,一些较大的纤维持平和丝带形状。丝带被用作预测厚度的纤维直径虽然其他方法可能存在纤维尺寸和形状特征。投射纤维垫的大小是最相关的超疏水特性由于Cassie-Baxter机制(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。纤维直径分布计算长度加权的基础上,假定一个对数正态分布分布曲线gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。平均值和标准偏差的纤维尺寸表中列出gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

Cassie-Baxter机制发生在滴坐在粗糙表面接触固体和气体在同一时间。在纳米纤维垫的情况下,滴在接触固体聚合物纤维在纤维之间的孔隙空间和空气。的净效应下降不经历同样的力量通常如果是固体表面光滑连续的表面而不是多孔纤维膜和液滴可以接触角超过150度显示超疏水的性质。实际上电纺纳米纤维垫的超疏水性能的评论文章中讨论Shirtcliff et al。gydF4y2Ba18gydF4y2Ba和Asmatulu et al。gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

上的水接触角测量DSA20E使用去离子水位置5微升纤维垫表面水滴。5微升滴直径约为2.1毫米。平均至少5独立的观察来确定最终的接触角和接触角滞后的价值实际上电纺nanofibrous表面。示例图片滴的表面图所示gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

(一)1% wt / wt PFMOP-solvent”n一个me=
(一)1% wt / wt PFMOP-solventgydF4y2Ba
wt / wt PFMOP-solvent (b) 2%”n一个me=
wt / wt PFMOP-solvent (b) 2%gydF4y2Ba
wt / wt PFMOP-solvent (c) 3%”n一个me=
wt / wt PFMOP-solvent (c) 3%gydF4y2Ba
wt / wt PFMOP-solvent (d) 4%”n一个me=
wt / wt PFMOP-solvent (d) 4%gydF4y2Ba
图7gydF4y2Ba
水滴的照片实际上电纺纤维垫表面不同polymer-solvent溶液浓度。gydF4y2Ba

接触角滞后被定义为前进和后退接触角之间的区别。水滴约3毫升水中放置在纳米纤维毡,不断注入5毫升注射器,直到滴体积的。前进接触角是观察到的水注入和水滴直径增加。同样,水不断从5-microliter水滴观察后退接触角。测量WCA和滞后的纤维垫表中列出gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。滞后以及接触角的值不变化显著的增加基础体重(单位面积纤维垫)的质量。相对较低的值(小于10度)滞后表明实际上电纺表面相当同质的性质和水和表面之间几乎没有互动。gydF4y2Ba
聚合物PFMOP溶剂浓度% wt / wtgydF4y2Ba 基重(g / mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba WCA(度)gydF4y2Ba 磁滞*(度)gydF4y2Ba
1%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba
1%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba
1%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba
2%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba
2%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba
2%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba
3%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba
3%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba
3%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba
4%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba
4%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba
4%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba
*滞后的数量度前进和后退接触角之间的区别。gydF4y2Ba
表2gydF4y2Ba
WCA和滞后的结果。gydF4y2Ba

磁导率是一个衡量流体通过过滤介质的难易程度。透气性的非织造过滤媒体测量气流通过过滤的媒体在指定的压降。渗透率是由达西定律定义(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba gydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba gydF4y2Ba 空气流量,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 过滤面积,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 磁导率,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 是空气粘度,gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba gydF4y2Ba 是压降,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 过滤介质的厚度。因为gydF4y2Ba gydF4y2Ba 难以准确衡量薄非织造过滤媒体和所有的纳米纤维样品有相同的厚度在实验误差,集总参数gydF4y2Ba gydF4y2Ba /gydF4y2Ba gydF4y2Ba 据报道在表gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。渗透率数据表中列出gydF4y2Ba3gydF4y2Ba3数据点的平均值和标准差的三个数据点。gydF4y2Ba
聚合物PFMOP溶剂浓度% wt / wtgydF4y2Ba 基重(g / mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba 纤维直径(nm)gydF4y2Ba 渗透率/gydF4y2Ba
厚度(gydF4y2Ba gydF4y2Ba /gydF4y2Ba gydF4y2Ba )(米)gydF4y2Ba		 标准偏差(m)gydF4y2Ba
1%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 193年gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba
1%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 193年gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
1%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 193年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
2%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 350年gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba
2%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 350年gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
2%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 350年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
3%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 618年gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba
3%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 618年gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba
3%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 618年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
4%gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 707年gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba
4%gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 707年gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
4%gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 707年gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
表3gydF4y2Ba
渗透的结果。gydF4y2Ba

回归分析进行联系的影响基重(克每平方米纳米纤维区)和纤维直径的纳米纤维样品的渗透率。分散的数据导致渗透率之间的弱相关纤维直径。然而,根据体重相关的强烈渗透/厚度,如图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。拟合方程gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba +gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba )gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 珠子的存在的影响和丝带形状的纤维可能原因缺乏相关性渗透到纤维直径。gydF4y2Ba


图8gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 线性的基础重量渗透率/长度。给出线性适应()gydF4y2Ba。纤维的平均直径表示每个数据点的基础重量。gydF4y2Ba

4所示。比较模型的相关性gydF4y2Ba

相关性预测压降对流经非织造纤维媒体可在文学。一个著名的相关性是Kuwabara模型(gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。Kuwabara模型被推广到气动滑(占gydF4y2Ba22gydF4y2Ba)产生的气流通过媒体submicron-sized纤维。压降与流量通过以下表达式:gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba kgydF4y2Ba ngydF4y2Ba )gydF4y2Ba gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ngydF4y2Ba (gydF4y2Ba gydF4y2Ba )gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba kgydF4y2Ba ngydF4y2Ba (gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ngydF4y2Ba (gydF4y2Ba gydF4y2Ba )gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba gydF4y2Ba 纤维平均直径,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 纤维体积分数,gydF4y2Ba kgydF4y2Ba ngydF4y2Ba 克努森数,由gydF4y2Ba kgydF4y2Ba ngydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba gydF4y2Ba 是气相分子的平均自由程。通过重排和比较(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),得到的渗透率/长度的表达式gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ngydF4y2Ba (gydF4y2Ba gydF4y2Ba )gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba −gydF4y2Ba gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba kgydF4y2Ba ngydF4y2Ba (gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ngydF4y2Ba (gydF4y2Ba gydF4y2Ba )gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba kgydF4y2Ba ngydF4y2Ba )gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 室温和1 atm的压力,空气是69海里的平均自由程。纤维体积分数有关垫基重gydF4y2Ba gydF4y2Ba =gydF4y2Ba (gydF4y2Ba bgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba wgydF4y2Ba egydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba figydF4y2Ba bgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba ngydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ygydF4y2Ba )gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

使估计的基于广义Kuwabara模型渗透率/厚度,过滤器是被平均厚度垫厚度约65微米。PFMOP的密度是0.84克/ cc,据聚合物供应商在他们的网站gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。图中的数据gydF4y2Ba9gydF4y2Ba一起绘制的曲线(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)如图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba。gydF4y2Ba


图9gydF4y2Ba
实验数据绘制相比,使用Kuwabara模型的计算值。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba表明,计算渗透率/厚度大概是两到三个数量级小于测量值。Kuwabara模型假定垫有纤维体积分数在10%左右或更少。纳米纤维垫在这项工作学习,纤维体积分数范围从18 - 55%。同时,Kuwabara模型假定通过毛孔等是由于压力流流而流过很小的孔可能是由扩散机制(gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

此外,Kuwabara模型假定纤维排列在常规阵列的平行纤维和纤维都是圆柱形状的直径。实际上电纺纤维的形态和垫是随机安排的,有不同的直径和形状,珠子。所有这些因素之间的显著差异测量和绘制在图计算渗透率gydF4y2Ba9gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

这表明模型类似于Kuwabara模型可能并不适合建模薄实际上电纺纤维。然而,这些模型可能适合的条件更适合模型的假设,例如当实际上电纺纤维结构,纤维体积分数远低于10%。模型预测渗透率的开发薄实际上电纺纤维垫是未来研究的主题。gydF4y2Ba

5。结论gydF4y2Ba

在这个工作中,保利(4-methyl-1-pentene)实际上电纺生产超疏水垫。纤维的形态和纤维直径是评估各种电纺溶液的浓度。纤维是圆形和丝带形状的珠子。平均纤维直径范围从200到700海里随着聚合物浓度的增加从1到4 wt %。纤维垫是超疏水接触角超过150度。水接触角随着纤维直径的增加而减少,但不影响纤维垫基重。渗透率是安装垫基重的线性关系,但弱与纤维直径有关。比较实验测定垫渗透率的渗透率计算使用Kuwabara模型表明,Kuwabara模型低估了渗透率由几个数量级。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这项工作是支持的聚结过滤纳米纤维财团(唐纳森,康明斯滤清系统seppo Elmarco,霍林沃斯,派克汉尼汾公司,和SNS纳米纤维技术有限责任公司)。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

  1. w . Barthlott和c . Neinhuis“纯洁神圣的莲花,或逃避污染生物表面,”gydF4y2Ba足底gydF4y2Ba,卷202,不。1,1 - 8,1997页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  2. x高和l .江“防水水黾腿”gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba,卷432,不。7013年,p . 2004。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  3. m .猜拳,大肠Occhiello, f . Garbassi”接触角滞后在氧等离子体处理聚(四氟乙烯),“gydF4y2Ba朗缪尔gydF4y2Ba,5卷,不。3、872 - 876年,1989页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  4. j . Zhang j·李,y汉,“超疏水聚四氟乙烯表面延伸,”gydF4y2Ba大分子快速通信gydF4y2Ba,25卷,不。11日,第1108 - 1105页,2004年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  5. h . Yabu和m . Shimomura”单步执行透明超疏水多孔聚合物薄膜的制造。”gydF4y2Ba化学材料gydF4y2Ba,17卷,不。21日,第5234 - 5231页,2005年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  6. c·r·克里克和i . p .帕金super-hydrophobic表面准备和描述,“gydF4y2Ba化学——欧洲杂志gydF4y2Ba,16卷,不。12日,第3588 - 3568页,2010年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  7. j . w . Krumpfer和t·j·麦卡锡”,接触角滞后:不同的视图和一个微不足道的秘方低磁滞疏水表面,”gydF4y2Ba法拉第的讨论gydF4y2Ba卷,146年,第111 - 103页,2010年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  8. d·h·Reneker和a . l . Yarin”电纺的飞机和聚合物纳米纤维”,gydF4y2Ba聚合物gydF4y2Ba卷,49号10日,2387 - 2425年,2008页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  9. s . a . Hosseini和h . v . Tafreshi”三维模拟的粒子在实际上电纺nanofibrous过滤器,过滤”gydF4y2Ba粉技术gydF4y2Ba,卷201,不。2、153 - 160年,2010页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  10. a . Karchin f i Simonovsky b·d·拉特纳和j·e·桑德斯“熔体电纺的可生物降解聚氨酯支架,”gydF4y2BaActa BiomaterialiagydF4y2Ba,7卷,不。9日,第3284 - 3277页,2011年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  11. 周x y秋j . Yu j .阴和美国高,“碳化钨纳米纤维由电纺的高electrocatalytic活动减少氧”gydF4y2Ba国际期刊的氢能源gydF4y2Ba,36卷,不。13日,7398 - 7404年,2011页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  12. l, c . Dajing, c .玉泉”一声表面波湿度传感器具有灵敏度高基于实际上电纺MWCNT /全氟磺酸纳米纤维的电影,”gydF4y2Ba纳米技术gydF4y2Ba,22卷,不。26日,ID 265504条,7页,2011。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  13. ImageJgydF4y2Ba,2011,gydF4y2Bahttp://rsbweb.nih.gov/ij/index.htmlgydF4y2Ba。gydF4y2Ba
  14. d·李和y .夏”,电纺纳米纤维:重新发明轮子吗?”gydF4y2Ba先进材料gydF4y2Ba,16卷,不。14日,第1170 - 1151页,2004年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  15. z于一体,gydF4y2Ba形态和内部结构的聚合物和碳纳米纤维gydF4y2Ba阿克伦大学的博士论文,2011。gydF4y2Ba
  16. a b·d·卡西和s·巴克斯特,”多孔表面的润湿性。”gydF4y2Ba社会事务的法拉第gydF4y2Ba40卷,第551 - 546页,1944年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  17. j . s . Varabhas g . g .追逐,d·h·Reneker”从多孔空心管静电纺丝,gydF4y2Ba聚合物gydF4y2Ba卷,49号19日,4226 - 4229年,2008页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  18. n . j . Shirtcliffe g .麦克海尔,牛顿,“聚合物表面的superhydrophobicity:最近的进展”,gydF4y2Ba高分子科学杂志,B部分gydF4y2Ba卷,49号17日,第1217 - 1203页,2011年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  19. r . Asmatulu m . Ceylan, n . Nuraje“超疏水实际上电纺纳米纤维对能源系统的研究,“gydF4y2Ba朗缪尔gydF4y2Ba,27卷,不。2、504 - 507年,2011页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  20. l . SvarovskgydF4y2Ba固液分离gydF4y2Ba,巴特沃斯,伦敦,英国,1990年。gydF4y2Ba
  21. s . Kuwabara”经历的部队随机分布的平行圆柱或球体在粘性流雷诺数很小,在“gydF4y2Ba日本物理学会杂志》上gydF4y2Ba,14卷,不。4、527 - 532年,1959页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
  22. r·c·布朗,gydF4y2Ba空气过滤:一个集成方法的理论和应用纤维过滤器gydF4y2Ba英国,帕加马出版社,牛津第1版,1993年版。gydF4y2Ba
  23. http://www.polymerprocessing.com/polymers/PMP.htmlgydF4y2Ba。gydF4y2Ba
  24. j . j . CarberrygydF4y2Ba化学和催化反应工程gydF4y2Ba美国麦格劳-希尔,纽约,纽约,1976年。gydF4y2Ba

版权©2012一Patel等。这是一个开放分布式下文章gydF4y2Ba知识共享归属许可gydF4y2Ba,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。gydF4y2Ba

更多相关文章gydF4y2Ba

PDFgydF4y2Ba 下载引用gydF4y2Ba 引用gydF4y2Ba
下载其他格式gydF4y2Ba更多的gydF4y2Ba
ePubgydF4y2Ba
XMLgydF4y2Ba
订单打印副本gydF4y2Ba订单gydF4y2Ba
的观点gydF4y2Ba3229年gydF4y2Ba
下载gydF4y2Ba1754年gydF4y2Ba
引用gydF4y2Ba

相关文章gydF4y2Ba

文章奖:2020年杰出的研究贡献,选择由我们的首席编辑。gydF4y2Ba获奖的文章阅读gydF4y2Ba。gydF4y2Ba