搜索
纳米纤维技术及应用一、纳米纤维技术的开发二、纳米纤维的特性三、纳米纤维生成法四、电喷雾沉积技术装置BenenvCo.,Ltd.CopyrightⅡⅡ．．实用化技术开发实用化技术开发（（垂直垂直））A．燃料电池、信息家电领域C．医疗・福利／安全・放心领域B．环境・能源领域ⅠⅠ．．相同基础技术的开发相同基础技术的开发（水平）（水平）・耐熱性有机过滤器日本空气过滤器帝人技术产品日清纺︐郡・人性化界面医用卫生材料③供高性能，高功能电池使用的材料④供高性能，高功能过滤器使用的材料⑤供高性能，高功能医疗卫生・产业使用的材料东洋纺超洁净房间用材料栗田工业・超纯水制造成产流程过滤器日本空气过滤器帝人・超耐热性无机过滤器帝人・小型蓄电池DICNEC︑住友精化・薄型电池・超分子排列效果・纳米尺度效果・超比表面积效果帝人东工大学松下工厂解决方案之后的流程（高功能技术）①电场纺纱方法（高桥光弘ＳＬ）・大型电场纺纱装置的开发，・纤维高技能技术的开发②纳米液分散纺纱方法（安田榮一教授ＳＬ）・碳超级细纤维技术的开发・被动型燃料电池シナノケンシ基础攻击顶端（目标）出发点路线探索BenenvCo.,Ltd.Copyright超级安全服装ヘルスケアスティミュウエア立体化超高性能纳米过滤器・光学特性・电气的特性・力学的特性・分子识别由三大效果产生的特性・超比表面积效果其他材料里没有的三大效果︵其他︶・水动力特性吸附量从100-10000倍大（对于头发）X射线可见光波长范围内直径100％识别DNA分子分子流导致滑流抗拉强度加大100倍（对尼龙）电流运输量加大1000倍（对铜线）・纳米尺度效果・超分子排列效果在市场上销售的极细纤维的十~千分之1的粗细一样重量毛发的百万倍的表面积用一次元的连续体分子锁链整齐排列・吸附特性其他材料里没有的三大特性（其他）由三大效果产生的特性超级细纤维（纳米纤维）固有的效果再生医疗高功率超级电容器高性能二次电池分离器氢制造纳米面料・热的特性混合化耐热性提高４００℃超耐热纳米过滤器可穿戴式电子产品线性平面化产品的制作线状平面化立体化产品的制作纳米纤维纳米构造纤维智能织物手机燃料电池用于显示的光学材料超级环境过滤器＆薄膜电子纸内容（检测系统，可穿戴式网络）机器（可穿戴式电子产品，传动器，超级安全服装，超级传感器）燃料电池（手机燃料电池，氢制造纳米面料，高性能过滤器）环境・能源设备服务（超级电容器，可充电电池，超级环境面料，纳米过滤器）健康福利机器・服务（人造鸡肉、ヘルスケアスティムレーター、再生医疗）信息家电（显示器，电子纸，电磁屏蔽材料）科学技术产品工业商业新产业制造战略BenenvCo.,Ltd.Copyright1・与过去的超细纤维（50微米左右）相比，纳米纤维拥有原先百倍～１万倍的表面积50mm50mm1 m25mm25mm1m超细纤维（过去）1m50nm50nm纳米纤维（新）例如：相当于一根头发丝的大小分割成4个分割成百万个50纳米的纳米纤维一边25毫米的微观纤维总表面积是原先两倍（4cm²）总的表面积是原先的1000倍（2000cm2）表面积2平方厘米50微米的超细纤维特性1: 分子识别性高纳米纤维可以被用来作为细胞支架，自如地运送营养物质因此可用于：超级生物传感器、再生医学、超级安全服装等特性2: 吸附性优异纳米纤维可以被用来吸附大量的有害化学物质和粉尘，净化空气因此可用于：高输出超级电容器、二次电池电极、超高性能纳米过滤器、超级安全服装等1）超比表面积效果BenenvCo.,Ltd.Copyright1）超比表面积效果1・分子锁链在1维的连接体笔直排列一条高分子锁链纳米纤维中通常高分子链是成恒线球状的因为纳米纤维是一维的连续体高分子链笔直排列(高分子链间分子间力工作)、所以能够提高取向度和结晶化度。分子间的作用力特性3: 电气的特征纳米纤维利用碳或导电高分子笔直排列成高分子链，与铜线相比，电气运输量增大千倍。应用：可穿戴式电子产品、手机染料电池、电磁屏蔽材料、超级安全的服装等特性4: 力学的特征高分子纳米纤维具有高结晶的取向度，拉伸强度是尼龙的100倍。应用：智能型织物、智能机器人、超级安全的服装等特性5: 热的特征纳米纤维的取向度和结晶化度很高，有机和无机混合化的材质耐热性可以提高到400℃。能够制作出重量轻且耐热的织物。利用静电，能很容易的实现纳米材料的有机化或无机混合化。应用：智能型织物、高温过滤器、超级安全的服装BenenvCo.,Ltd.Copyright2）纳米尺寸效果通过纳米纤维的光是很难被漫反射的。光纳米纤维的直径小于可见光的波长时特性6: 流体动力学特征与纳米纤维接触的物质会有滑溜效果，纳米纤维可以降低压力损失，产生滑溜并减小摩擦阻力。使用纳米纤维和薄膜，布，平板等也可以通过滑溜特性提高防滑板的灵活性因此可用于：高性能二次电池隔膜、超高性能纳米过滤器、电子纸、超级环保过滤器、超级安全服装等特性7: 光学特征纳米纤维的直径比可见光波长小，所以通过纳米纤维的光经过漫反射成为透明度高的织物。因此可用于：电子纸、显示器用光学材料、超级安全服装、无颜料涂料，无染料织物等2BenenvCo.,Ltd.Copyright1制造方法优点课题对象聚合物电喷雾沉积法・常温纺纱・易控制纤维直径及表面构造・生产性差・高电压必备・溶剂溶媒处理不可少・可溶的聚合物蛋白溶剤・耐热性差的材料共轭溶融纺纱・100nm以下的纳米纤维都可・需要纤维分割工程・抗热性能差的材料不可用・可溶融的聚合物（尼龙，PET）Meltblow熔喷无纺法・过程简单・纤维直径在１μ以下就很难使用・抗热性能差的材料不可用・可溶融的聚合物（PP，PE，PET）BenenvCo.,Ltd.Copyright公司名称方式装置销售国名备考ﾄﾞﾅﾙﾄﾞｿﾝ公司喷嘴方式非卖美国生产中（尼龙）eSPIN公司喷嘴方式非卖美国生产中（在ﾄﾏﾎｰｸ工厂中生产）ﾌｧｲﾝﾃｯｸｽ公司喷嘴方式非卖韩国生产中（在菲律宾生产）TOPTECK喷嘴方式销售韩国10亿日元～20亿日元的机械设备ELMARCO公司转弯鼓方式销售捷克世界上最早上市的ESD装置（PVA，尼龙）广濑造纸泡沫方式（假名）非卖日本只适用于PVAﾃﾞﾝｹﾝﾄﾞﾙﾌ纤维技术研究所转弯铃方式（喷嘴1300个相当）非卖德国不能实用化ゼタ侧面喷嘴方式销售日本适用于所有聚合物各公司，研究机关比较2BenenvCo.,Ltd.Copyright电喷雾沉积技术BenenvCo.,Ltd.Copyright技术水平H19H21H22H2０H18H23项目开始①纳米纤维的大量生成技术开发②安全对策（爆炸、被炸）③质量，高功能纤维３D表面涂层静电溶融喷嘴方式ESD转台式圆筒方式纤维圆环方式侧面喷嘴方式静电溶融方式ﾌｭｰｴﾝｽ制ESD装置3BenenvCo.,Ltd.Copyright1）可生产大量的纳米纤维（相当于以前10万个喷嘴同时生产的最大生产量）2）纤维质量好（纤维直径数nm～数μm）3）维护非常简单4）安全性（所有溶媒，聚合物能够安全使用）5）适用于少量多产品生产（生产转换时间在10分钟以内）6）低廉的运行成本（使用基本系统消耗功率在450W以下）7）小型・量轻（节约空间）8）稳定的连续生产（带有自动喷嘴清洁机构）9）能够生成厚膜（自立膜）10）装置价格便宜1BenenvCo.,Ltd.Copyright【和一般的喷嘴方式不同点】1.喷嘴和基板的分离2.引火性有机溶媒在空气中稀释。1.被生成的纳米纤维的干燥3.GND喷嘴连接1.防止漏电2.防止触电3.送液装置变得非常简单。4.从喷嘴的侧面做电荷静电感应。1.能让聚合溶液全部带电。2.不会发生泰勒椎现象。捕集电极喷雾器电压V1基板喷雾器单位1.0m以上5cm～15cm2BenenvCo.,Ltd.Copyright项目方式备考装置大小标准纳米纤维单位（宽1800mmｘ高2100mmｘ长1800mm）叶片宽度30cm～1.2m捕集方法电荷捕集材料利用効率90%以上捕集効率80%以上本体材料内侧胶合板＋外侧铝合板使用的木材全部耐燃处理重量TBD注射器大小50cc付有刻度数在喷雾器两端安装纳米纤维生成量一个喷嘴上PU15%和0.4cc/min最大0.4ccｘ32喷嘴＝12.8cc／min自动供给有市贩罐最大3升标准装备喷嘴单元数2个单位喷嘴数最大32喷嘴1～32喷嘴内可安装任意的喷嘴数喷雾器区域最大宽1.2mx长90cm在绝缘体上贴纸，可选择宽度均一性良好根据电荷的吸附和排斥，可控制均一性简易滚筒to滚筒机能逆变器速度设定注：无边合机能和定速机能。实验中使用程度（使用标准是5m的程度）高压电电源喷雾器最大电压50kV最大电流100μA捕集最大电压50kV最大电流100μA在喷雾器电源中正常喷雾时，电流为0是理想状态。溶媒处理装置排气风量最小5㎥／分必要洗涤器和化学过滤器是必要的耗电量450W以下电源AC100V50Hz/60Hz对应AC200V也能适用变换变压器温度，湿度控制无可选择带除湿器的缓冲箱门联锁SW风量监视无装置内，排气口等的溶媒浓度必须在2000ppm以下。（顾客管理）纤维的评价方法用标准的纤维解析装置（SEM）装配按照要求除纤维解析部外，可交货交货期约1月保障保证装置的基本性能安全顾客公司内部基准要商量3BenenvCo.,Ltd.Copyright纳米纤维生成单元，如上结构图所展示。１．纳米纤维生成部纳米纤维生成部是根据喷嘴侧面生成方式，生成荷电纳米纤维和气化溶媒。２．纳米纤维捕集部纳米纤维捕集部，是由电荷捕集纳米纤维。３．溶媒处理部（化学过滤器or洗涤器）溶媒处理部是溶媒在化学过滤器上回收处理。此外，也回收在捕集部不能回收的纳米纤维和纳米粒子上述过程，在纳米纤维生成单元的封闭空间实行，即使使用引火性的有机溶媒，也能够安全的生成纳米纤维。此外，能够保护作业者，免受纳米纤维，纳米粒子和溶媒的爆炸危险。至今为止的ESD装置，由于使用高电压，在使用引火性的有机溶媒时，有爆炸的危险。然而，ESD—1000的溶媒在空气中稀释了，降低了绝对安全浓度，完全排除了爆炸的危险。因此，对至今的ESD方式最大的问题——爆炸和被炸——的对策，是能够向顾客提供安全且实用的ESD装置。纳米纤维生成部纳米纤维收集部化学过滤器或洗涤器清新空气去除溶媒后的空气包含了溶媒和纳米纤维的空气包含了溶媒的空气纳米纤维生成装置溶媒处理装置4BenenvCo.,Ltd.Copyright在电极收集方面，因为筐体使用了木材，所以工作效果显著。1.在左图中，对喷雾电极印加（增加）正极后在喷雾喷嘴的顶端的负极会被静电感应。2.对收集电极印加（增加）正极后，由于筐体的内壁和电容器结合，在收集电极的表面产生正电荷，所有的电力线在收集电荷集中。由此来吸引纳米纤维的电荷云。3.由于收集电极的正电荷，在内壁木材的表面负电荷被静电感应。因为负电荷云同极排斥，可以防止内壁纳米纤维的附着。4.此外，对收集电极印加高电压后，即使对于喷雾喷嘴也会发生电容器结合。所以，为了与喷雾电极重叠必须注意这一点。电荷云+++++++++++－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－喷雾单位收集电极反弹木材连接GND铝箔5BenenvCo.,Ltd.CopyrightBenenvCo.,Ltd.Copyright1）汽车上的吸气过滤器1(1)利用滑溜效果可以把压力损失减少40~60％左右。通过这个可以减少风扇的耗电量。（有效节能）(2)可以提高吸气效率，油耗也降低了10%，且在同等压力损失下，更为高效，而且纳米吸气过滤器能够消除黄沙跟细小的灰尘，从而达到延长汽车引擎寿命的作用。(3)汽车在高效率的使用场合，发动机会发生灰尘堵塞情况，使用了纳米吸气过滤器后，因为反压力的作用，可以很便捷的去除产生的灰尘。这也是纳米纤维的另一种特征——除尘度效果。正因为如此，能够形成高效率的，吸附率强的过滤器。BenenvCo.,Ltd.Copyright2）薄膜涂层（纳米口罩）2*利用纳米纤维的清洁效果，做成口罩，可以消除病毒，沙尘暴等微粒子氯化钠的结晶纳米纤维中、分子之间的力