7.1 結論
我們成功的使用電紡織技術,透過實驗參數的改變,可控制纖維產生之直徑 大小、表面形態、以及不同種類高分子纖維,且可利用滾輪收集器大量生產收集。
本實驗使用直立式電紡織機台,在 PMMA 系統之中最穩定電紡織條件為 75000 g/mol PMMA 以 30-35 wt%溶於 DMF 溶劑中,並使用工作電壓 10 kV、注射流速 1 mL/h、工作距離 15 cm 則可製備纖維直徑約為 2μm 之無缺陷纖維。PS 系統則 是使用 192000 g/mol PS 30 wt%溶於 DMF 中,電紡織參數為:工作電壓 10-15 kV、注射流速 1 mL/h、工作距離 15 cm,可得無缺陷纖維。之後我們將電紡織 纖維結合加熱退火效應與雷利不穩定效應,探討纖維形態之轉換。
實驗主題一我們將加熱退火效應,驗證在電紡織 PMMA 高分子纖維上,利 用雷利不穩定效應 (Rayleigh instability) 解釋相關的實驗現象,使 PMMA 纖維可 經由此效應,轉變成為均勻微米球。且利用乙二醇作為加熱時的媒介,有效地避 免基板接觸之影響。PMMA 纖維均勻分散為成功與否的關鍵。微米球大小符合 雷利不穩定效應理論計算的結果,加熱退火溫度與時間也具有一相關性。
實驗主題二探討電紡織纖維於基板上進行加熱退火的形態轉變,基板扮演決 定性角色並直接影響產生不同結果。玻璃具有較高表面能,PS 纖維置於其上進 行加熱退火則發生潤濕現象。PS 纖維於 PMMA 塗佈玻璃基板進行加熱退火時,
藉由雷利不穩定效應及表面能差異所驅使,形成半球狀 PS 粒子於 PMMA 膜中。
粒子大小符合理論計算結果。兩實驗主題之形態轉變控制,皆可由加熱退火時間 以及加熱退火溫度而控制,在高溫時,短時間即可完全轉換其形態。我們可控制 原始纖維大小,在此製備各種大小不同之微米球或微米粒子。
7.2 未來工作
本論文成功地利用電紡織纖維結合加熱退火與雷利不穩定性效應,可快速且 有效的製備微米球及微米粒子。之後我們將會應用此現象至其他高分子材料上並 改變分子量及其分子量分布等。或者在未來可再嘗試更複雜的系統如共軛高分 子、共聚合物、高分子複合物、無機金屬材料等等。多組成複合物具有各相態分 離行為,可能會影響雷利不穩定性現象發生或得到迥異結果,都值得再深入探討 及研究。我們相信此現象相當具有發展及應用潛力,必定能在許多領域有所應用。
此外未來也會使用同軸針注射系統,製備殼核結構高分子混合纖維、高分子 中空纖維,再探討其加熱退火形態轉換之行為。並會再度嘗試縮小電紡織纖維直 徑大小,從微米尺度降至數十奈米,觀察比較尺寸差異對於加熱退火效應之影 響。當然也將會再設計更多元實驗方法,論證雷利不穩定效應以及其形態轉換機 制。
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