ナノファイバーとは直徑が100 nm以下で長(zhǎng)い線狀の材料のことで、実際には直徑1000 nm以下の材料をナノファイバーと呼び、表面積よりもミクロン級(jí)の繊維より100倍高い。

改質(zhì)機(jī)能のナノ繊維と膜製品の研究開発は、高速、高効率、環(huán)境にやさしい不織造製品に対して新たな思考をもたらすだろう。

溶融押出相分離法は伝統(tǒng)的な靜電気紡績(jī)の難題を克服する。

ナノ繊維を調(diào)製するための一般的な方法は，溶融噴法，海島紡糸法，靜電紡糸法などである。

溶融法は主に高溶融指數(shù)のポリプロピレン材料に適用され、島の技術(shù)は直徑700 nm以上のPETとPA 66繊維だけを作ることができます。ナノ繊維の生産は主に靜電気紡績(jī)法に依存しています。

また、靜電紡糸は有機(jī)溶剤を使用し、環(huán)境にやさしい問題をもたらし、回収設(shè)備のコストを増やす必要があります。

これに基づいて、研究グループはアメリカ期間中に指導(dǎo)者の孫剛教授と環(huán)境にやさしい熱可塑性ナノ繊維の製造プロセスを開発しました。即ち、溶融押出相分離法で、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリオレフィン共重合體、熱可塑性ポリウレタンなどのナノ繊維を生産しました。

この方法は伝統(tǒng)的な靜電紡糸技術(shù)を用いて熱可塑性高分子ナノ繊維材料の作製が困難であり、溶融靜電紡糸法を用いて、直徑700 nm以下の繊維を作製する法制度がないという一連の技術(shù)的難題を成功裏に克服した。

溶融押出相分離法による基本原理は、2つの熱力學(xué)的に互換性のない高分子を、2つのスクリュー溶融押出機(jī)において完全に溶融共混合?押出し、混成した高分子融體を押出機(jī)とノズルヘッド內(nèi)でせん斷及び引張複合力場(chǎng)の作用を受けて伸長(zhǎng)変形し、ナノファイバビームを形成することである。

最後に，基質(zhì)高分子を除去し，必要な種類の熱可塑性ナノファイバを得た。

今回の熱可塑性ナノ繊維の作製プロセスにおいて，高分子マトリックスとしてセルロースエステルを採用した。

セルロースエステルを採用する最大の利點(diǎn)は，ほとんどの熱可塑性高分子と互換性がなく，その後のプロセスではアセトンによって混合相から急速に除去されやすく，除去されたセルロースエステルはリサイクルされて利用できることである。

現(xiàn)在、セルロースエステルと

熱可塑性高分子の不適合系について，研究グループは，ポリエステル，ポリオレフィン，およびいくつかの機(jī)能性共重合體を含むいくつかの熱可塑性ナノファイバを成功かつ効率的に作製した。

この方法を用いて調(diào)製した熱可塑性ナノファイバは一連の軸方向に配列したナノファイバ集合體であり，高分子構(gòu)造の調(diào)整可能性と既存の繊維生産裝置との互換性が高いという特徴がある。

さらに，異なる基板表面にナノファイバを被覆することで，異なる不織布マトリックス構(gòu)造のナノ繊維膜の作製に成功した。

多種のハイエンド応用分野はまだ開発が必要です。

表面に官能基を含む熱可塑性高分子ナノ繊維を機(jī)能的に修飾することにより，様々な分野での応用が可能になる。

研究グループは現(xiàn)在、ナノ繊維を改質(zhì)することで、バイオセンサ、フィルター分離、抗菌、防汚などの分野で応用研究を進(jìn)めています。

バイオセンサー

バイオセンサ（Biosensor）は生體活性分子に敏感であり、その濃度を電気信號(hào)に変換して検出する裝置である。

溶融押出相分離法を用いてポリビニル共重ポリメタクリル酸縮水グリセリン（PE?co?GMA）ナノファイバの作製に成功した。

PE-co-GMAは活性エポキシ基を備えた熱可塑性材料であるため、この活性エポキシ基は開環(huán)反応によってタンパク質(zhì)、酵素などと反応することができる。

活性高分子中のアミノ酸は互いに接続されているので，このナノファイバを用いてバイオセンサを作製することは大きな可能性を持つ。

分離領(lǐng)域をフィルタします。

ナノ繊維獨(dú)特の大比表面積、良好な生體適合性、低流抵抗性などの特性により、國(guó)內(nèi)外の多くの學(xué)者がナノ繊維のフィルタリング膜の効率改善に応用研究に取り組んでいます。

研究グループはTiO 2懸濁液の遮斷率を計(jì)算基準(zhǔn)として作製したナノ繊維膜のフィルタリング能力は99.6%に達(dá)した。

さらに，ナノファイバ膜がフィルタ分離領(lǐng)域に適用されることは明らかな利點(diǎn)を持つことを示した。

さらに，溶融押出相分離法により親水性PVA-co-PaEナノファイバを作製し，その表面を三重塩素シアンで活性化した後，親核置換反応によりIDAをナノ繊維表面にグラフトし，表面硬化IDAの親水性PVA-co-PaPEナノ繊維を作製し，被覆法を用いてナノ繊維膜に作製した。

反汚領(lǐng)域

高い比表面積を持つナノファイバは従來のマイクロメータスケールに比べて抗菌繊維の分野で重要な応用可能性がある。

研究グループは，表面原子移動(dòng)ラジカル重合（SI?ARTRP）法により，2つのスルホンアミンイオンを含む表面のPVA?co?PEナノ繊維膜を作製し，この新しい汚染防止ナノ繊維膜の抗菌特性を探索した。

表面二重スルホンアミンイオンのナノ繊維膜バクテリア數(shù)は純粋なナノファイバよりもかなり少ないことが分かった。

その抗菌率は計(jì)算により99.46%に達(dá)した。

その結(jié)果，表面グラフト性スルホンアミンイオンのナノファイバ膜はまた?jī)?yōu)れた抗菌性能を有する。

また、高分子ナノ繊維材料は軍用、バイオエンジニアリング、工業(yè)防護(hù)服、酵素觸媒、リチウム電池のダイヤフラム、化粧品、空気と水の濾過などの面において、より広範(fàn)な応用可能性がある。

未來の探究の中で、技術(shù)の経済性、環(huán)境の友好性、リサイクルの循環(huán)性、製品の安全認(rèn)証などの問題にも注意しなければなりません。