第三章 實驗理論與假設
3.5 導電度
3.6 實驗條件
圖3.1 改良後之電紡設備示意圖
圖 3.2 雙針頭射出纖維示意圖
(a)
(b)
圖3.3 纖維兩側帶電量不同之受力示意圖
(a)纖維兩側帶電量相同，所受排斥力相同(b)纖維向帶電量少的方向彎曲
3.7 實驗項目
表3.2 實驗一，各組不同溶劑之電紡溶液成分
Ethonal(g) Water(g)
溶劑濃度
表 3.3 實驗二，添加鹽類提升導電度之溶液成分
圖3.4 實驗一中各管 B 利用溶劑調整導電度示意圖
圖3.5 實驗二中各管 B 利用氯化鈉改變導電度示意圖
圖3.6 實驗一中 B 管溶劑與對應之導電度
Sodium chloride (g)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Electrical conductivity (mS/s)
0.0
Electrical conductivity (mS/s)
0.0
第四章 實驗方法與步驟
4.1 實驗儀器
(1)高壓電源供應器，You-Shang Techniacl Corp， Taiwan，圖4.1。
(2)電子天平，Pentad Scientific Corporation,，Switzerland，圖4.2。
(3)注射筒式幫浦， KDS，USA，圖4.3。
(4)加熱攪拌器，IKA WEARK GMBH&CO. KG，Germany，圖4.4。
(5)玻璃注射筒，Hapdong medical appliances IND. Co， Milyang, Korea，圖 4.5。
(6)光學顯微鏡，圖4.6。
(7)動物用不銹鋼針頭，Top corporation, Japan. 原長25mm，如圖4.8，經自 行加工後磨去前端4mm之斜口部位，針頭於中央形成九十度轉角，配合
圖4.1 高壓專用電源供應器
圖 4.2 電子天平
圖4.3 加熱攪拌器
圖4.4 注射式幫浦
圖4.5 鐵頭玻璃注射筒
圖4.6 光學顯微鏡
圖 4.7 動物用不銹鋼針頭
圖4.8 加工後之不鏽鋼針頭
圖4.9 雙針頭治具
圖4.10 雙針頭治具使用
圖4.11 耐熱矽膠管
4.2 實驗藥品
(1) PVP(Polyvinylpyrrolidone), M.W. 1,300.000, K85-95, Acros, USA。
(2) Ethyl Alcohol(C H OH ), 99.5%, Shimakyu’s pure chemicals, Japan。 2 2 (3) Distilled water。
(4) NaCl(Sodium chloride), Showa, Japan。
圖 4.13 PVP
圖 4.14 99.5% Ethyl Alcohol
圖4.15 Sodium chloride
4.3 儀器架設
圖4.16 實驗設備示意圖
4.4 實驗步驟
本實驗之步驟如下：
(1)依次以電子天平按照表3.2至表3.4中的重量秤取PVP粉末，作為溶質使 用。
(2)依次依表3.2至表3.4中各編號之重量取去離子水及酒精，作為溶劑。
(3)依次依表3.3中各編號所列之重量，秤取氯化鈉，用來改變導電度。
(4)將(1)、(3)加入(2)中之溶劑，置於加熱攪拌器中，以磁石攪拌一小時以 上，並加熱至指定溫度。
(5)剪取適當長度之耐熱矽膠管兩段，一端端接於玻璃注射筒之鐵頭部位，
另一端接於加工後之不銹鋼注射針頭。
(6)將兩不銹鋼注射針頭固定於雙針頭治具。
(7)將高壓電源供應器之輸出端接於雙針頭治具上，接地端接於導電之收集 裝置上。
(8)開啟蠕動幫浦及高壓電源供應器，於收集裝置上收集到紡絲纖維。
(9)關閉高壓電源供應器及蠕動幫浦，將收集到的紡絲纖維以顯微鏡觀察。
第五章 實驗結果與討論
5.1 實驗結果
實驗一中，實驗編號1中AB兩針筒內使用相同濃度16%PVP溶液，施加 12KV的高壓電之後，收集到與傳統靜電紡絲相同的直線纖維。實驗編號2 至12中，A管溶劑導電度不變，B管所使用的溶劑導電度則逐漸下降，實驗 編號2至7中所收集到的纖維逐漸由直線轉為彎曲，實驗編號8至9則可收集 到類似於螺旋狀的纖維，實驗編號9至11所收集到的纖維，則逐漸由螺旋 狀轉為扭曲，進而變成無序，圖5.1(a)至(e)。
實驗二中，實驗編號12至21，依序於B管中的溶液添加0.35g至1.6g不等 的氯化鈉提升導電度，實驗編號12至14中，收集到的纖維幾乎接近於直線 纖維，實驗編號15至19所收集到的纖維，則逐漸由彎曲變為捲曲，實驗編 號20至21則由扭曲變為無序的纖維，如圖5.2(a)至(e)。
(a) 編號1
(b) 編號3
(c) 編號6
(d) 編號8
(e) 標號11
圖5.1 實驗一中各種不同導電度所成型之纖維
(a)實驗12
(b) 實驗15
(c) 實驗18
(d)實驗20
(e) 實驗22
圖5.2 實驗一中各種不同導電度所成形之纖維
5.2 討論
本文利用雙管針頭進行電紡實驗，實驗一利用改變溶劑達到調整導電 度的目的，實驗二利用添加鹽類來調整導電度，由5.1節實驗結果可知，實 驗編號1及12，3及15，6及18，8及20，11及22(以下簡稱比較一至比較 五)，所得結果均相似，而比較一至比較五中兩者之電導度差均相同，由此 可知此種由直線狀纖維逐漸彎曲的效應，確實隨著導電度的提高改變，驗 證了導電度確實是影響螺旋狀纖維成型的主因。
實驗一與實驗二中兩種相同導電度的溶液，製備出的奈米纖維外型上 之些許差異，此種現象，由1.5節電紡參數理論判斷，估計有可能是溶劑的 不同，導致溶液黏度、表面張力、揮發速率三種變數不同所導致。
實驗一與實驗二中所收集具有螺旋纖維的試片上，仍帶有少數直線纖 維，推測是由於纖維成型時，迅速的拉伸及固化使得某些由液滴外側射出 的纖維無法沾黏另一側纖維，因此無法得到一制性結構的纖維。
5.3 研究貢獻
第六章 未來工作
6.3 成膜後之運用及機械性質之量測
立體的外型提供較多孔隙，運用於組織工程上，提供更多空間供細胞 生長貼附，並可利用拉伸試驗測試所收集到之定向性薄膜強度，用來量測 單根纖維之機械性質。
6.4 作為儲能元件運用在微結構與感測器
機械種類相當多，例如動力彈簧便有許多外型與種類，外型方面便有 等截距、錐形、筒型、沙漏型、變節距等多種形式，而根據使用形式又有 推力、拉力、逕向、扭力等等，諸多種類，性質各異，未來將先針對巨觀 機械彈簧之物理特性來分析，由於紡絲纖維材料與以往金屬差異甚大，尺 寸又達奈米等級，許多巨觀時被忽略的力量此時將變的將當重要，必定會 與巨觀有所差異，此時再針對此特性加入微觀的理論來分析，找出製程中 重要的參數。化學氣象沉積(CVD)或原子力顯微鏡探針(AFM)製備之奈米 纖維 利用此結構外型類似機械彈簧之特性，當螺旋纖維撓屈變形時，可 將外力及扭矩等能量儲存，作為儲能元件 可運用於各種微型機器人 (micro robots)，微感測器(micro sensers)等微型結構(micro structures)之元 件。
圖 6.1 以外接裝置改變電場之示意圖［21］
圖 6.2 以外接裝置改變電場之示意圖［21］
圖6.3 以外接裝置所收集到的電紡纖維［21］
圖6.4 金屬圓盤改變電場收集纖維［22］
圖6.5 以金屬圓盤所收集到的電紡纖維［22］
圖 6.6 以電紡纖維製備薄膜所培養之細胞［22］
(a)
(b)
圖 6.7 以電紡纖維製備薄膜所培養之細胞［23］
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