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  靜電紡絲技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代，并在近30年的時間得到蓬勃的發(fā)展，該技術(shù)制造成本低廉、工藝簡單，可快速獲得纖維直徑從幾納米到幾微米且品種繁多的超細(xì)纖維，因而被公認(rèn)為是最具有批量制造納米纖維材料潛力的重要方法之一。具有三維立體空間結(jié)構(gòu)的靜電紡納米纖維材料，不但具備納米顆粒尺寸微小、比表面積大等特征，同時它還有力學(xué)穩(wěn)定性好、纖維膜孔徑小、孔隙率高、纖維連續(xù)性好等優(yōu)點，因而可以作為納米科學(xué)和技術(shù)的基本構(gòu)筑基元，廣泛應(yīng)用于信息、能源、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、國家安全等領(lǐng)域。

  隨著靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展，科研人員逐漸將研究重點從基礎(chǔ)的靜電紡絲理論及纖維的簡單制備轉(zhuǎn)向纖維結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控、功能化應(yīng)用及批量化制造。編者長期以來一直從事靜電紡絲技術(shù)及納米纖維的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究工作，并先后考察了靜電紡絲技術(shù)在美國、歐盟、日本、韓國等發(fā)達(dá)國家學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的發(fā)展情況。鑒于靜電紡絲技術(shù)目前高速發(fā)展的勢頭以及靜電紡納米纖維商品化的快速來臨，編者組織國內(nèi)外靜電紡絲領(lǐng)域30余位專家學(xué)者，包括德國的Andreas Greiner和Seema Agarwal教授，美國的Hao Fong、Xiangwu Zhang、Hongjun Wang、Ping Lu教授，澳大利亞的Tong Lin 教授以及國內(nèi)的王策、劉天西、楊衛(wèi)民、張克勤、趙勇、魏取福、莫秀梅、孫道恒、盧曉峰、龍云澤、王女、鄧紅兵、蔣少華、王雪芬、何建新、翟云云、繆月娥、李彥等專家學(xué)者，共同編寫英文書籍Electrospinning: Nanofabrication and Applications（《靜電紡絲：納米纖維制備與應(yīng)用》），該書于2018年底在荷蘭Elsevier出版社出版，全書共26章，旨在詳細(xì)介紹近年來靜電紡絲領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展和未來的發(fā)展趨勢。

圖1 《靜電紡絲：納米纖維制備與應(yīng)用》

  《靜電紡絲：納米纖維制備與應(yīng)用》闡述了靜電紡絲技術(shù)、納米纖維材料制備方法及其潛在的應(yīng)用前景。該書首先介紹了靜電紡絲的原理和背景，概述了靜電紡絲工藝及其發(fā)展歷史，并簡要討論了靜電紡納米纖維的潛在應(yīng)用。

圖2 靜電紡絲過程

  書籍第二部分詳細(xì)闡述了靜電紡絲納米纖維的制備方法，包括同軸靜電紡、并列型靜電紡、多通道靜電紡、多針頭靜電紡、無針靜電紡、靜電噴網(wǎng)、近場靜電紡、離心靜電紡和熔體靜電紡等，每一部分介紹時都從該方法的原理、裝置、優(yōu)化及特殊應(yīng)用展開。利用這些方法，成功地制備了各種新型結(jié)構(gòu)（如核-殼、中空、多通道、多芯電纜狀、蛛網(wǎng)狀等）的納米纖維材料，這些新穎結(jié)構(gòu)的納米纖維材料在許多領(lǐng)域都存在著極高的科學(xué)研究價值和應(yīng)用潛力。

圖3  靜電紡纖維制備技術(shù)：（A）同軸靜電紡絲，（B）并列型靜電紡絲，（C）多通道靜電紡絲，（D）多針頭靜電紡絲，（E）無針靜電紡絲，（F）近場靜電紡絲，（G）靜電噴網(wǎng)，（H）離心靜電紡絲，（I）熔體靜電紡絲

圖4 靜電紡納米纖維形貌結(jié)構(gòu)：（a-d）不同納米纖維聚集體結(jié)構(gòu)，(e-q)各種單纖維結(jié)構(gòu)

  書籍第三部分詳細(xì)闡述了靜電紡納米纖維的應(yīng)用及前景，重點介紹了靜電紡納米纖維在空氣過濾、油水分離、水處理、食品和食品包裝、蛋白質(zhì)吸附、防水透濕服裝、傳感器、光學(xué)器件、二氧化碳吸附、超級電容器、鋰離子電池電極、催化劑、組織工程、藥物輸送和酶固定化方面的應(yīng)用研究。靜電紡絲技術(shù)的最新進(jìn)展為納米纖維在國防與安全、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、能源電子等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要支撐。該書將為從事纖維材料和紡織品加工方面的工程技術(shù)人員，以及納米技術(shù)、靜電紡絲、納米纖維和現(xiàn)代紡織領(lǐng)域的研究人員提供有價值的參考。

圖5 靜電紡納米纖維的應(yīng)用領(lǐng)域

著者簡介

  俞建勇，中國工程院院士，東華大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會副主任，中國紡織工程學(xué)會副理事長，中國復(fù)合材料學(xué)會副理事長，上海市復(fù)合材料學(xué)會理事長，國務(wù)院學(xué)位委員會第七屆紡織科學(xué)與工程學(xué)科評議組召集人，第七屆教育部科技委材料學(xué)部、化學(xué)化工學(xué)部委員等。長期致力于紡織材料領(lǐng)域的科研與教學(xué)，在天然纖維資源開發(fā)、化學(xué)纖維創(chuàng)制應(yīng)用、新型結(jié)構(gòu)紗線、紡織復(fù)合材料和紡織功能材料等方面開展系列研究工作。獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎2項、國家科技進(jìn)步二等獎2項；合著書籍3部；發(fā)表論文400余篇；授權(quán)國家發(fā)明專利100多項；指導(dǎo)研究生100余名。獲得的榮譽(yù)主要包括2007年紡織工業(yè)年度創(chuàng)新人物、2008年寶鋼教育基金優(yōu)秀教師獎、2010年全國優(yōu)秀科技工作者、2011年中國紡織工程學(xué)會首屆“中國紡織學(xué)術(shù)大獎”，2018年改革開放四十年紡織行業(yè)突出貢獻(xiàn)人物。

  丁彬，東華大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，教育部長江學(xué)者特聘教授，主要從事微納米纖維材料的成型理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計及其在功能服裝、國防軍工、環(huán)境保護(hù)、柔性能源、生物醫(yī)用、食品安全、土工建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用研究。獲中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎1項、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步二等獎1項、上海市技術(shù)發(fā)明獎一等獎1項、天津市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎1項；主編中文書籍1部、中文專著書籍1部、英文書籍2部，合著出版英文書籍12部，在國際核心期刊Science Adv., Nat. Commun., Adv. Mater., ACS Nano等發(fā)表SCI論文230余篇，總引9000余次，H指數(shù)61，獲授權(quán)發(fā)明專利62項。獲得的榮譽(yù)主要包括科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才（2017）、教育部長江學(xué)者特聘教授（2016）、國家基金委優(yōu)青（2014）、美國纖維學(xué)會杰出成就獎（2014）、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才（2011）、上海市曙光學(xué)者（2010）等。

  王先鋒，東華大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，主要從事功能非織造微納米纖維材料的制備、結(jié)構(gòu)調(diào)控及應(yīng)用研究。迄今已在Prog. Mater. Sci.、Mater. Today、ACS Nano、Small等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表SCI收錄論文50余篇、主編英文書籍1部、參編書籍章節(jié)7部、申請國家發(fā)明專利20余項；承擔(dān)國家重點研發(fā)計劃項目課題、國家科技支撐計劃課題、國家自然科學(xué)基金、上海高校特聘教授崗位計劃、上海市青年科技啟明星計劃、上海市教委科研創(chuàng)新計劃等項目；獲第六屆全國靜電紡絲技術(shù)與納米纖維學(xué)術(shù)會議杰出青年獎、上海市優(yōu)秀博士論文、中國紡織工程學(xué)會陳維稷優(yōu)秀論文等；現(xiàn)擔(dān)任4個國際學(xué)術(shù)雜志編輯和20余個SCI期刊的特約審稿人。

  本文摘編自俞建勇、丁彬、王先鋒等著《Electrospinning: Nanofabrication and Applications》一書（Elsevier出版社，ISBN: 978-0-323-51270-1）。