超疏水纳米纤维研制成功 中国科学院化学研究所在纳米材料的表面与界面研究上又取得新进展:以普通聚丙烯腈为原材料,通过1种新的模板挤压法获得了具有纳米尺寸凸凹几何形状的聚丙烯腈纳米纤维。研究表明,该纤维的表面在没有任何低表面能物质修饰时,即具有超疏水性。 该研究小组长期从事纳米材料的表面与界面研究,曾成功地制备
该研究小组长期从事纳米材料的表面与界面研究,曾成功地制备了具有超疏水表面的阵列碳纳米管膜,该膜表面与水的接触角为158.5±1.5度,经低表面能氟化物修饰后,纳米管膜表面具有超双疏性,即同时疏水、疏油。 最近研究的聚丙烯腈纳米纤维是建立在这一研究结果基础上的。研究小组利用1种新的方法,制备出具有超疏水性表面的聚丙烯腈纳米纤维,该纤维表面与水的接触角高达173.8±1.3度,此结果被认为是纤维表面特殊的纳米结构起了决定性作用。研究小组还首次从理论上建立了表面结构与性质之间的关系,认为纤维表面的疏水性随纤维直径和(或)纤维密度的减小而增加。 制备聚丙烯腈纳米纤维所采用的模板挤压法具有自主知识产权。这种方法以孔径约为100nm的多孔氧化铝为模板,通过真空挤压,将聚丙烯腈溶液挤入凝固液中,干燥后即可获得直径与模板孔径相一致的聚丙烯腈纳米纤维。与以往报道的模板法制备一维纳米纤维、纳米管或纳米线相比,该方法操作简单,无需其他方法所必需的化学气相沉积、高温热处理等过程,同时,该法具有制备条件温和、原材料廉价易得、所用模板可以循环使用等优点,可望实现大批量工业化生产,具有广阔的应用价值。研究结果还表明,通过选择不同孔径的模板,可以很容易地控制纤维的直径及密度。另外,可利用不同的高分子材料如聚烯烃、聚酯、聚酰胺等为原料,得到不同种类的聚合物纳米纤维。 腈纶在纺织领域具有极其重要的应用价值。聚丙烯腈纳米纤维表面,由于具有超疏水性,并且纤维之间有一定的距离,水蒸气可以透过表面,可作为新开发的拒水透湿性织物,即可同时实现拒雨水、逸汗水的双重功效。以上研究结果在制备合成纤维方面,无论从尺寸及性能上都取得了突破性进展,为制备无氟、可控的超疏水材料研究提供了新的理论及实践依据。(陈)