近日，臺(tái)灣科技大學(xué)研究人員通過(guò)一種新型納米至亞微米超細(xì)纖維加工方法成功制備了納米纖維膜——紫色氧化鎢/聚乳酸纖維膜（WO2.72/PLA）。這種納米纖維膜能夠大幅提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化。我們都知道，太陽(yáng)能是一種清潔能源，而且取之不盡、用之不竭。有數(shù)據(jù)顯示，全世界一年的能量消耗僅僅抵得上一天照射到地球上的太陽(yáng)能。換言之，太陽(yáng)光為我們提供了足夠的可再生能源。不僅如此，太陽(yáng)光有潛能轉(zhuǎn)化為熱能。所以，太陽(yáng)能被廣泛應(yīng)用于住宅供熱、海水淡化、污水處理以及蒸汽生成等用途。
但是，價(jià)格低廉且光熱轉(zhuǎn)換效率高的材料還需要探索。也就是說(shuō)，高效光熱材料的開發(fā)是十分重要的問(wèn)題。只有解決了這個(gè)問(wèn)題，我們才能獲得具有更高的太陽(yáng)光-熱能轉(zhuǎn)化效率以及能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的水蒸發(fā)性能的光熱材料。
臺(tái)灣科技大學(xué)的研究人員成功制備的納米纖維膜主要是通過(guò)熔融靜電紡絲還原氧化鎢/聚乳酸得到的。其中，所使用的氧化鎢是紫色氧化鎢——一種具有強(qiáng)烈的近紅外（NIR）光吸收能力的金屬氧化物。所以，毫無(wú)疑問(wèn)地，所得納米纖維膜的NIR光熱轉(zhuǎn)換性能得到了改善。
基于此，科研人員通過(guò)熔融加工將納米紫色氧化鎢顆粒摻入聚乳酸基質(zhì)中，然后使用單螺桿擠出機(jī)將復(fù)合物擠出成線。之后，再通過(guò)熔融靜電紡絲從紫色氧化鎢/聚乳酸復(fù)合材料的擠出線制備纖維膜。不得不說(shuō)的是，采用熔融靜電紡這種技術(shù)制備納米纖維膜所需成本較低，而且行之有效。此外，這工序過(guò)程沒有添加對(duì)有害環(huán)境的化學(xué)品，有利于環(huán)境保護(hù)。
緊接著，科研人員將所得纖維膜應(yīng)用于實(shí)踐中。他們?cè)诨谔?yáng)能加熱的接口概念上將具有表面疏水性而漂浮在水上的熔融電紡紫色氧化鎢/聚乳酸纖維膜設(shè)計(jì)應(yīng)用于蒸汽生成。實(shí)踐結(jié)果顯示，使用含有紫色氧化鎢納米粒子（7wt％）的光熱纖維膜的水蒸發(fā)效率達(dá)到百分之八十一左右，高于純聚乳酸纖維膜（PLA纖維膜）。該項(xiàng)研究結(jié)果為開發(fā)新型光熱纖維膜提供了思路，也就是——研發(fā)能夠增強(qiáng)光驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)性能的新型光熱纖維膜，從而有效用于水處理和脫鹽領(lǐng)域。
說(shuō)到這里，想必想成為光熱材料研究員的你抑或?qū)Υ祟I(lǐng)域感興趣的你也該了解一下什么是熔融靜電紡絲？
首先，我們要先了解一下什么是靜電紡絲？且說(shuō)，目前制備超細(xì)纖維的技術(shù)有很多種。其中，靜電紡絲（電紡絲）是一種能夠連續(xù)、快速制備納米至亞微米超細(xì)纖維的新型加工方法。近年來(lái)，人們對(duì)其很是關(guān)注。因?yàn)?，從理論上而言，任何可熔融或可溶解的高分子材料都可以進(jìn)行靜電紡絲加工，不僅僅是PLA，還有其它諸如尼龍、聚氨酯、聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚乙烯醇以及聚己內(nèi)酯等聚合物也行。當(dāng)然，靜電紡絲之所以在近年來(lái)得到高度的重視得感謝納米技術(shù)的發(fā)展。
在對(duì)靜電紡絲有了些許了解之后，我們?cè)賮?lái)看看什么是熔融靜電紡絲？
熔融靜電紡絲是靜電紡絲的一種方法。另一種靜電紡絲方法是溶液靜電紡絲。目前，溶液靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是存在生產(chǎn)效率低、溶劑回收以及排放污染等問(wèn)題。相比而言，熔融靜電紡絲被認(rèn)為是一種更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、更安全的靜電紡絲技術(shù)，因?yàn)樵摲N加工方法不需要添加任何溶劑，對(duì)環(huán)境友好，生產(chǎn)出的纖維表面光滑、無(wú)疵點(diǎn)，而且生產(chǎn)效率高。因著工藝本身所具有的特點(diǎn)，熔融靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于過(guò)濾防護(hù)、生物醫(yī)藥以及儲(chǔ)能封裝等領(lǐng)域。
