1. 研究目的与意义
“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”或更早一些的“electrostatic spinning”，国内一般简称为“静电纺”、“电纺”等。1934年，Formalas发明了用静电力制备聚合物纤维的实验装置并申请了专利，其专利公布了聚合物溶液如何在电极间形成射流，这是首次详细描述利用高压静电来制备纤维装置的专利，被公认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。但是，从科学基础来看，这一发明可视为静电雾化或电喷的一种特例，其概念可以追溯到1745年。静电雾化与静电纺丝的最大区别在于二者采用的工作介质不同，静电雾化采用的是低粘度的牛顿流体，而静电纺丝采用的是较高粘度的非牛顿流体。这样，静电雾化技术的研究也为静电纺丝体系提供了一定的理论依据和基础。对静电纺丝过程的深入研究涉及到静电学、电流体力学、流变学、空气动力学等领域。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。典型的静电纺丝装置主要由高压电源、喷丝装置和接收装置3个部分组成。高压电源在喷丝头和接收屏之间形成静电场，在电场作用下，导电聚合物溶液或熔体带上几千到几万伏高压静电，喷丝头末端的液滴首先被拉成圆锥形（即Taylor锥），当电场强度超过某一临界值后，液滴克服自身的表面张力和粘弹性力形成喷射细流，进而被拉细，弯曲，随着溶剂的挥发或熔体的固化而最终落在接收装置上。静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。静电纺丝技术制得的纳米纤维多是以无纺性纤维，其用途范围相对较小，而现今纳米纤维的很多应用需要其具有高度的取向性和规则整齐的排列。因此，制取拥有更好的机械性能的取向纤维引起了研究者们的极大兴趣。利用静电纺丝制备高度取向的纳米纤维，主要是通过改进接收装置和控制电场等方法来实现。
静电纺丝技术发展十分迅速，虽然目前还无法达到完全的工业化，但在不断研究过程中，喷丝头、接收装置的改进对于工艺的规模化放大起到了极大的促进 作用。但是，静电纺丝制备纤维毡过程中，纤维毡的厚度均匀性以及孔径大小均匀性难以控制，这是静电纺丝固有的特点，也是该技术在放大应用中需要解决的主要问题．新型功能材料具有环保、高效、多功能等一系列特点，是目前的 研 究 热点抗菌是生产生活中不可或缺的重要部分，抗菌材料无论是在传统材料还是新型材料研究领域都有举足轻重的作用。目前抗菌材料的研究也在向新型材料的研究方向发展，特别是研究具有多功能性的新型抗菌材料．抗菌材料在起到抗菌作用的同时，趋于实现可控释放、抗菌效果的自我检测等多项要求，如抗菌缓释性、抗菌材料颜色变化对抗菌作用的映射等。多功能性是材料发展的必然趋势，而静电纺丝对溶液成分没有要求，纳米传感器件荧光显示材料、生物分子等功能性纳米材料均可作为添加剂，与抗菌材料结合进行静电纺丝制备出不同维度的纳米抗菌材料。综上所述，静电纺丝是制备新型纳米抗菌复合材料的一种先进而有效的技术。
2. 研究内容与预期目标
纳米抗菌材料是在纳米材料和抗菌材料基础上发展起来的一类新型功能材料，因此它不仅具有纳米材料的基本性能，如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等，而且也具有抗菌材料的功能，因此材料表现出独特的优点：（1）高安全性、加工方便；（2）释性好，故有较佳的耐久性；（3）有光谱抗菌性，金属离子的种类不同，对各种菌种的抗菌和杀菌效果也不同；（4）不易产生抗药性；（5）耐热性好等。氧化铈属于过渡金属氧化物，被广泛用作抛光剂、氧传感器、固体氧化物燃料电池、陶瓷材料、催化剂等方面，而抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。静电纺丝法可以制备出具有表面活性高、比表面积大、形状固定、力学强度好、孔隙率高、容易回收等优点的纳米纤维膜。 按照毕业论文总体目标和要求，需完成以下工作任务： 一、国内外相关研究的综述。阅读相关的中英文文献资料，了解国内外相关研究和开发的现状和进展，制定本研究的具体步骤、技术流程和进度安排。 二、相关背景知识和技术准备。 1、熟悉利用静电纺丝制备无机物材料的方法； 2、熟练扫描电子显微镜、X射线衍射仪、氮气脱吸附仪、紫外-可见分光光度计、透射电子显微镜和综合热分析等材料测试设备的使用和所得数据的分析方法 3、熟练通过细菌抑制生长实验测试材料的抗菌性能。 三、材料的合成与表征 1、以PVP为有机纤维原料，氯酸金为无机原料，通过静电纺丝的方法合成纳米金纤维，研究纺丝条件对材料的形貌的影响，以便确定最优的实验工艺。 2、以革兰氏阳性菌或阴性菌的抑制生长实验，研究纳米金功能纤维的抗菌性能。 综合上述两个实验，对最适条件下制备的纳米金功能纤维表面形貌以及内部结构等进行分析，再通过抗菌实验测试其性能，寻找出最优工艺和性能最佳材料。
3. 研究方法与步骤
利用金的抗菌能力，通过静电纺丝的方法，将纳米金固定在高分子纤维上，研究材料的形貌、结构和抗菌性能。
探究负载不同金含量下纺丝膜的形貌特征与性能。
4. 参考文献
[1] 王时博，纳米纤维的技术发展和应用[D].江苏：江南大学，2011.
[2] 叶春洪，戴红旗，静电纺丝纤维的研究及应用进展[J].纤维素科学与技术，2011，19（2）：76-82.
[3] 刘太奇，许远秦，操彬彬，陈曦，熔体静电纺丝及其装置的研究进展[J].新技术新工艺，2009，（12）：93-96.
5. 工作计划
2022-2022-1学期17-20周~2022-2022-2学期
(1) 第1周~第2周（2022-11-12~2022-2-22），查阅资料，制定实验方案，完成开题报告，外文论文翻译；
(2) 第3周~第6周（2022-2-25~3-22），熟悉材料的制备工艺，制备纳米金功能化纤维抗菌。
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