国家纳米科学中心制备高分子纳米纤维阵列的最新研究进展

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近日，国家纳米科学中心蒋兴宇小组在制备高分子纳米纤维阵列方面取得新进展，相关研究结果发表在最新出版的《先进材料》(Advanced Materials 2007, 19, 3702-3706. http://dx.doi.org/10.1002/adma.200700171)杂志上。

    一维纳米材料，如纳米线、纳米带、纳米棒、纳米管和纳米纤维等，因为其独特的性能和广泛的潜在应用前景而备受关注。在众多纳米材料的制备方法当中，静电纺丝法可以大规模制备微纳米纤维，该方法具有实验装置简单、生产成本低、制备材料广泛、纳米结构多样化等优点，通过各种改进方法可以得到纳米线、纳米管、多孔纳米管以及多组分纳米线等结构。静电纺丝法制备的纳米纤维通常为无序结构，而在很多领域的应用要求纳米结构规则有序，因此大规模制备纳米纤维规则结构备受关注。目前，通过静电纺丝法制备纳米纤维阵列的方法主要有控制电场和改进接受装置。电场控制容易受外界干扰，排列纺丝面积太小；改变接受装置是复杂的机械过程，而且得到的纺丝有序性低。
  
    蒋兴宇研究员和他的博士生仰大勇以及同事采用一种不同于以往排列纺丝的方法？磁场控制电纺丝（简称“磁电纺”）来制备规则排列电纺丝。该装置在传统的静电纺丝装置中加入了两块平行排列的永磁铁。在用于电纺的高分子溶液中加入磁性纳米颗粒，将溶液磁化；磁化的高分子溶液在高电压的作用下形成纳米纤维；这种纤维中含有磁性粒子，在磁场的作用下顺着磁力线的方向排列，因此形成了平行排列的纳米纤维阵列。材料制备完成后，电纺丝悬搭在两块磁铁之间，因此可以用任意基底接收纺丝，而且还可以通过改变基底承接的方向调控纺丝的方向。通过用同一基底多次承接还可以得到各种可控的纳米结构，如矩形、平行四边形等。

    平行排列的电纺丝以及以此作为基础材料制备的纳米有序结构可以作为软刻蚀技术中的模版，期望能够在简单结构制备方面代替只能在超净间才能完成的费用昂贵的光刻模版。有序的静电纺丝还可以作为细胞培养的基底，诱导神经元细胞、肌肉细胞、血管内皮细胞、干细胞等的定向生长分化，为组织工程提供支架材料。

    该研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部和中科院的资助。