納米材料的獨特效應 
　　1.小尺寸效應　　 
　　當微粒光波波長、德佈羅意波長以及超導態的相乾長度或透射深度等物理特征尺寸相近或更小的時候，符合周期性的邊界條件受到破壞．因此在光、熱、電、聲、磁等物理特性方麵都會出現一些新的效應，稱為小尺寸效應。 
　　2.表麵與界麵效應　　 
　　納米微粒的表麵積很大．在表麵的原子數目所占比例很高，大大增加瞭納米粒子的表麵活性；表麵粒子的活性不但引起微粒表麵原子輸運和構型的變化，同時也引起表麵電子自旋構象和電子能譜的變化。 
　　3.量子尺寸效應　　 
　　當粒子尺寸降低到某一值時，費米能級附近的電子能級由準連續變為離散能級的現象，當能級間距大於熱能、磁能、靜磁能、靜電能、光子能量或超導態的凝聚能時，量子尺寸效應能導致納米粒子的磁、光、電、聲、熱、超導等特性顯著不同。 
　　4.量子隧道效應　　 
　　微觀粒子具有隧道效應。"隧道效應"是指微小粒子具有在一定情況下貫穿勢壘的能力。電子具有粒子性和波動性，因此可產生此種現象，就像裡麵有瞭隧道一樣可以通過。這種效應將是未來微電子器件的基礎。　　 
小尺寸效應、表麵界麵效應、量子尺寸效應和量子隧道效應，都是納米粒子與納米固體材料的基本特性，是納米微粒和納米固體出現與宏觀特性"反常"的原因引。 

納米技術是20世紀80年代誕生的新興技術領域。從某種意義上說，它是實現原子或分子操作的超精密加工技術。目前所研究開發的納米結構或納米尺度材料包括量子點和線、納米自組裝薄膜、納米晶體、納米管、納米線、納米棒、納米塗層以及納米纖維等。

納米纖維的發展前景

    全球納米纖維市場預計2007年底將增加至4800萬美元，2005年市場值為4020萬美元，2006年已增加到4320萬美元，預計2012年將達到1.76億美元，2017年將增加至8.25億美元，復合年均增長率(CAGR)分別為 30%和36%。納米纖維銷售額增長的推動力，主要來自這些材料在機械/化工行業的應用，尤其是制造業的過濾材料。僅過濾行業需求將由2007年的 3530萬美元增加至2012年的1.276億美元和2017年的5.217億美元，復合年均增長率分別達29.3%和32.5%。增長最快的行業當屬電子應用領域，將由2007年的220萬美元激增至2012年的720萬美元，而2017年將增加至1.379億美元，增長率分別 為42.7%和60.4%。 
　　另一個重要的行業是能源領域，將由2007年的790萬美元，增加至2012年的2900萬美元，到 2017年可能達到1.163億美元，復合年均增長率分別達29.7%和32%。納米纖維傳統定義為圓筒結構且外徑小於1000 nm和一個寬高比(長度和寬度的比值)大於50的纖維材料。多年來，已開發的幾種納米纖維材料包括:高分子，碳，陶瓷，玻璃，金屬及復合材料。納米纖維目 前和潛在用途包括電子，機械，化工，傳感器及機器機表，能源，醫療，生物工程，汽車，航空，散熱和隔音設備，日用消費類品以及國防和安全等。

海島型雙組分復合紡絲法

    海島型復合紡絲技術是日本Toray(東麗)公司上世紀20世紀70年代開發的一種生產超細纖維的方法，該方法將兩種不同成分的聚合物通過雙螺桿輸送到 經過特殊設計的分配板和噴絲板．紡絲得到海島型纖維，其中一種組分為"海"，另一種為"島"，"海"和"島"組分在纖維軸向上是連續、密集、均勻分佈的。 這種纖維在制造過程中經過紡絲、拉伸，制成非織造佈或各種織物以後．將"海"的成分用溶劑溶解掉．便得到瞭超細纖維。這種方法制得的纖維如圖2所示，當采 用25個"島"時，纖維直徑均為2μm左右。海島型復合紡絲技術的關鍵設備是噴絲頭組件，不同規格的噴絲頭組件可得到不同細度的纖維。用該方法生產的超細纖維的直徑一般在l000nm以上。目前，Toray公司用海島型復合紡絲技術在實驗室已經制得瞭線密度為0.001ldtex(約100nm)的超細纖維。

    另外，美國Hills(希爾)公司開發瞭一種新型超微細旦纖維紡絲技術。該技術是利用新型組件在普通的噴絲板孔密度下紡制海島型纖維。 這種噴絲板有198孔，孔間距為6.4mm×6.4mm。制得的每根纖維有900個"島"，在經過充分拉伸和溶掉"海"後，得到900根纖維，纖維直徑約為300 nm。該纖維的紡絲加工幾乎與普通的聚合物熔紡工藝完全相同。許多聚合物可以在一起復合紡絲，如以聚酯為“島”，PVA或聚乙烯為“海”。島／海聚合物的比例可在50:50-70:30之間變化。

復合紡絲法

　　工藝特征

目前，復合紡絲法生產的納米纖維主要以海島型和裂片型復合纖維為主，該方法通常選用常規的紡絲牽伸工藝，卷繞速度約為2500m／min。

　　在海島型復合紡絲中，可使用PET、PA、PP等原料，島組分數可達1120；海組分使用EVOH（乙烯-乙烯醇共聚樹脂，兩種組分的復合比為50／50）。將海組分溶除後，島部分的纖維直徑可達300 nm。該方法的產能為5kg／h，纖維加工可成本控制在1～5美元／kg。同靜電紡納米纖維相比，復合法紡納米纖維的直徑分佈較窄。

　　在海島型復合法紡制納米纖維的技術中，復合組件的設計十分關鍵，要保證島組分聚合物與海組分有同一的軸向。此外，海組分聚合物的溶出也很重要，因為它 影響納米纖維最終的成型和品質。因此要求堿溶液快速並完全地將海和島組分分離，同時還需防止堿溶液對島組分聚合物的浸蝕。目前紡制的PET納米長絲，島組分數一般為300，單絲直徑約為500nm。

　　目前，裂片型復合紡絲工藝可達到16片以上。

　　發展近況

日本東麗公司采用海島型復合紡絲法成功開發出瞭PA納米纖維，其單絲直徑在數十納米范圍之內。

日本帝人公司與Shinsyu大學合作，采用海島型復合紡絲法成功紡制出瞭單纖直徑為85nm的纖維，相當於每根長絲容納瞭1000個島組分。

　　日本帝人公司開發的PET納米長絲的海組分選用瞭水溶性聚合物，具有環境友好特性，纖維性能良好。

日本可樂麗公司采用雙組分紡粘非織造工藝制備的納米級纖網已成功實現商業化運轉，其單纖強度與常規紡粘產品相近，且直徑的均勻性和纖網克重的均一性比靜電紡絲法和熔噴法都要優越。目前，該公司采用裂片法雙組分紡粘工藝制備納米級纖維的研究也在進行中。

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