静电纺丝法制备氧化物纳米纤维及其气敏特性.pdf

万方数据
静电纺丝法制备氧化物纳米纤维及其气敏特性’郑雁公,王兢言�驳绶乃考际�素之一�¨。在纺丝过程中,纤维会由于溶液表面张九�罅�砉ご笱У缱涌蒲в爰际跹г海�赡�罅����摘要:静电纺丝技术由于简单的装置和制备过程,以及所使用材料的多样和应用领域的广泛,被认为是制备纳米纤维材料最具发展潜力的方法。简述了静电纺丝技术和影响纺丝质量的相关因素;介绍了静电纺丝制备半导体氧化物纳米纤维的方法及纳米纤维在气体传感器领域的应用;比较了几种纳米纤维和纳米线纳米棒等气敏元件的敏感特性;最后分析了纳米纤维具有优良气敏性能的机理。关键词:静电纺丝;半导体氧化物;气敏材料;纳米纤维文献标识码:�文章编号:��������������引当半导体氧化物被加热到一定温度时,气体在材料表面的吸附可导致材料的载流子浓度发生相应的变化,从而改变材料的电导率。半导体氧化物传感器就是利用这种特殊性质感受被测气体,典型的半导体氧化物气敏材料包括��!������、����、材料的气敏性能与表面吸附气体的密度和种类密切相关,因此高性能的气敏材料一般需要有较大的比表面积,具有特殊表面结构的纳米材料恰恰满足了这种要求。纳米线和纳米纤维材料由于其巨大的长度直径比而成为近年来气敏材料研究的热点之一。目前合成纳米材料的方法很多,主要有模板法��⑵�喾╗�、液相法�“�⒆宰樽胺ā��途驳绶乃糠╗�等。在这些方法中,静电纺丝法突出的特点在于制备条件温和,原料来源广泛,适用面广,过程简单,并且静电纺丝纤维构成的无纺布结构,具有孔隙率高、比表面积大、纤维粗细均匀、长径比大�ざ任⒚琢考叮�本赌擅琢考�等优点,其优良的性能吸引了国内外学者在静电纺丝的众多领域进行研究,在传感器��⒌缱庸庋�骷�、增强复合材料��⒐�瞬牧蟯⋯、生物医学材料⋯�⒎阑�服�幻等方面都具有广泛的应用前景���本文主要针对静电纺丝技术和半导体氧化物纳米纤维的制备以及对这类纳米纤维优良气敏特性的综述。静电纺丝是一种非常简单有效的制备纳米纤维的方法,实验装置通常由�糠肿槌桑焊哐沟缭础⒋�缢�头的容器、收集装置。喷丝头和收集装置作为高压电源的两极,如图��尽T谑笛楣�讨校�紫冉�渲煤�的待纺溶液注入带有喷丝头的容器中,调节溶液的流动速度,打开电源,在喷丝口与接收装置之间形成梯度电场,喷丝口处的溶液液滴会在电场力和表面张力相互作用下形成“���圆锥����钡绯∏慷瘸��骋�阈值时,电场力将会克服表面张力,在喷丝口处产生纤维式的喷射细流。在纤维向收集装置运动过程中,由于一系列弯曲不稳定过程和电场拉伸过程。纤维逐渐劈裂,同时溶剂挥发,直径不断减小,随后干燥的纳米纤维无序地沉积到收集装置上,形成无纺布式的二维纳米结构。尽管静电纺丝过程简单,但其中涉及到的机理却很复杂,不过对所制备的纳米纤维形貌是能够控制的���4泳驳绶乃抗ひ詹瘟拷嵌壤捶治觯�跋炷擅�纤维形貌的参量主要分为以下两方面�脚�#阂环矫嫖�溶液性质,包括溶液的粘度、浓度、表面张力以及电导率;另一方面为操作参数,包括电压,溶液流速,纺丝距离以及周围环境因素,如空气湿度,温度,气压等。静电纺丝的溶液性质对纺丝过程和纤维形貌有很大的影响。足够的溶液粘稠度是溶液可纺性的必要因的作用而形成珠状纤维,溶液的粘稠度会抵消这种表郑雁公等:静电纺丝法制备氧化物纳米纤维及其气敏特性中图分类号:���静电纺丝