台科大利用紫钨成功制得纳米纤维膜

发布时间:2018-09-25 文章来源:    浏览次数:

近日,台湾科技大学研究人员通过一种新型纳米至亚微米超细纤维加工方法成功制备了纳米纤维膜——紫色氧化钨/聚乳酸纤维膜(WWO2.72/PLA)。

太阳提供的热辐射让地球人得以生存,并可作为一种可再生能源,被广泛应用于住宅供热、海水淡化、污水处理以及蒸汽生成等。太阳能这种可再生的清洁能源,是取之不尽、用之不竭的。有数据显示,全世界一年的能量消耗仅仅抵得上一天照射到地球上的太阳能。但太阳能的转化是需要技术条件和转化材料的,而价格低廉且光热转换效率高的材料还需要探索。也就是说,光热材料的开发、制备仍然面临诸多的挑战。

总而言之,高效光热材料的开发是十分重要的问题。只有解决了这个问题,我们才能获得具有更高的太阳光-热能转化效率以及能够实现更高效的水蒸发性能的光热材料。

近日,台湾科技大学传来喜讯。他们的研究人员成功制备了一种纳米纤维膜——主要是通过熔融静电纺丝还原氧化钨/聚乳酸得到的。其中,所使用的氧化钨是紫色氧化钨—一种具有强烈的近红外(NIR)光吸收能力的金属氧化物。毫无疑问地,所得纳米纤维膜的NIR光热转换性能得到了改善。

静电纺丝技术

基于此,科研人员通过熔融加工将纳米紫色氧化钨颗粒掺入聚乳酸基质中,然后使用单螺杆挤出机将复合物挤出成线。之后,再通过熔融静电纺丝从紫色氧化钨/聚乳酸复合材料的挤出线制备纤维膜。不得不说的是,采用熔融静电纺这种技术制备纳米纤维膜所需成本较低,而且行之有效。此外,这工序过程没有添加对有害环境的化学品,有利于环境保护。

紧接着,科研人员将所得纤维膜应用于实践中。他们在基于太阳能加热的界面概念上将具有表面疏水性而漂浮在水上的熔融电纺紫色氧化钨/聚乳酸纤维膜设计应用于蒸汽生成。实践结果显示,使用含有紫色氧化钨纳米粒子(7wt%)的光热纤维膜的水蒸发效率达到百分之八十一左右,高于纯聚乳酸纤维膜(PLA纤维膜)。该项研究结果为开发新型光热纤维膜提供了思路,也就是——研发能够增强光驱动水蒸发性能的新型光热纤维膜,从而有效用于水处理和脱盐领域。

说到这里,想必想成为光热材料研究员的你抑或对此领域感兴趣的你也该了解一下什么是熔融静电纺丝?

首先,我们要先了解一下什么是静电纺丝?且说,目前制备超细纤维的技术有很多种。其中,静电纺丝(电纺丝)是一种能够连续、快速制备纳米至亚微米超细纤维的新型加工方法。近年来,人们对其很是关注。因为,从理论上而言,任何可熔融或可溶解的高分子材料都可以进行静电纺丝加工,不仅仅是PLA,还有其它诸如尼龙、聚氨酯、聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯醇以及聚己内酯等聚合物也行。当然,静电纺丝之所以在近年来得到高度的重视得感谢纳米技术的发展。

在对静电纺丝有了些许了解之后,我们再来看看什么是熔融静电纺丝?

熔融静电纺丝是静电纺丝的一种方法。另一种静电纺丝方法是溶液静电纺丝。目前,溶液静电纺丝技术已经非常成熟,但是存在生产效率低、溶剂回收以及排放污染等问题。相比而言,熔融静电纺丝被认为是一种更经济、更环保、更安全的静电纺丝技术,因为该种加工方法不需要添加任何溶剂,对环境友好,生产出的纤维表面光滑、无疵点,而且生产效率高。因着工艺本身所具有的特点,熔融静电纺丝技术已经被应用于过滤防护、生物医药以及储能封装等领域。

最后,小编想说的是:我们应该感谢一代又一代光热材料科研人员的辛勤付出,是他们让光热材料和纳米技术不仅仅是材料和技术,而是两者甚至是多者的结合。

 

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