熱可塑性ナノ繊維産業用分野の見通しが良い。

ナノファイバーとは直径が100 nm以下で長い線状の材料のことで、実際には直径1000 nm以下の材料をナノファイバーと呼び、表面積よりもミクロン級の繊維より100倍高い。

改質機能のナノ繊維と膜製品の研究開発は、高速、高効率、環境にやさしい不織造製品に対して新たな思考をもたらすだろう。

溶融押出相分離法は伝統的な静電気紡績の難題を克服する。

ナノ繊維を調製するための一般的な方法は，溶融噴法，海島紡糸法，静電紡糸法などである。

溶融法は主に高溶融指数のポリプロピレン材料に適用され、島の技術は直径700 nm以上のPETとPA 66繊維だけを作ることができます。ナノ繊維の生産は主に静電気紡績法に依存しています。

また、静電紡糸は有機溶剤を使用し、環境にやさしい問題をもたらし、回収設備のコストを増やす必要があります。

これに基づいて、研究グループはアメリカ期間中に指導者の孫剛教授と環境にやさしい熱可塑性ナノ繊維の製造プロセスを開発しました。即ち、溶融押出相分離法で、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリオレフィン共重合体、熱可塑性ポリウレタンなどのナノ繊維を生産しました。

この方法は伝統的な静電紡糸技術を用いて熱可塑性高分子ナノ繊維材料の作製が困難であり、溶融静電紡糸法を用いて、直径700 nm以下の繊維を作製する法制度がないという一連の技術的難題を成功裏に克服した。

溶融押出相分離法による基本原理は、2つの熱力学的に互換性のない高分子を、2つのスクリュー溶融押出機において完全に溶融共混合・押出し、混成した高分子融体を押出機とノズルヘッド内でせん断及び引張複合力場の作用を受けて伸長変形し、ナノファイバビームを形成することである。

最後に，基質高分子を除去し，必要な種類の熱可塑性ナノファイバを得た。

今回の熱可塑性ナノ繊維の作製プロセスにおいて，高分子マトリックスとしてセルロースエステルを採用した。

セルロースエステルを採用する最大の利点は，ほとんどの熱可塑性高分子と互換性がなく，その後のプロセスではアセトンによって混合相から急速に除去されやすく，除去されたセルロースエステルはリサイクルされて利用できることである。

現在、セルロースエステルと

熱可塑性高分子の不適合系について，研究グループは，ポリエステル，ポリオレフィン，およびいくつかの機能性共重合体を含むいくつかの熱可塑性ナノファイバを成功かつ効率的に作製した。

この方法を用いて調製した熱可塑性ナノファイバは一連の軸方向に配列したナノファイバ集合体であり，高分子構造の調整可能性と既存の繊維生産装置との互換性が高いという特徴がある。

さらに，異なる基板表面にナノファイバを被覆することで，異なる不織布マトリックス構造のナノ繊維膜の作製に成功した。

多種のハイエンド応用分野はまだ開発が必要です。

表面に官能基を含む熱可塑性高分子ナノ繊維を機能的に修飾することにより，様々な分野での応用が可能になる。

研究グループは現在、ナノ繊維を改質することで、バイオセンサ、フィルター分離、抗菌、防汚などの分野で応用研究を進めています。

バイオセンサー

バイオセンサ（Biosensor）は生体活性分子に敏感であり、その濃度を電気信号に変換して検出する装置である。

溶融押出相分離法を用いてポリビニル共重ポリメタクリル酸縮水グリセリン（PE−co−GMA）ナノファイバの作製に成功した。

PE-co-GMAは活性エポキシ基を備えた熱可塑性材料であるため、この活性エポキシ基は開環反応によってタンパク質、酵素などと反応することができる。

活性高分子中のアミノ酸は互いに接続されているので，このナノファイバを用いてバイオセンサを作製することは大きな可能性を持つ。

分離領域をフィルタします。

ナノ繊維独特の大比表面積、良好な生体適合性、低流抵抗性などの特性により、国内外の多くの学者がナノ繊維のフィルタリング膜の効率改善に応用研究に取り組んでいます。

研究グループはTiO 2懸濁液の遮断率を計算基準として作製したナノ繊維膜のフィルタリング能力は99.6%に達した。

さらに，ナノファイバ膜がフィルタ分離領域に適用されることは明らかな利点を持つことを示した。

さらに，溶融押出相分離法により親水性PVA-co-PaEナノファイバを作製し，その表面を三重塩素シアンで活性化した後，親核置換反応によりIDAをナノ繊維表面にグラフトし，表面硬化IDAの親水性PVA-co-PaPEナノ繊維を作製し，被覆法を用いてナノ繊維膜に作製した。

反汚領域

高い比表面積を持つナノファイバは従来のマイクロメータスケールに比べて抗菌繊維の分野で重要な応用可能性がある。

研究グループは，表面原子移動ラジカル重合（SI−ARTRP）法により，2つのスルホンアミンイオンを含む表面のPVA−co−PEナノ繊維膜を作製し，この新しい汚染防止ナノ繊維膜の抗菌特性を探索した。

表面二重スルホンアミンイオンのナノ繊維膜バクテリア数は純粋なナノファイバよりもかなり少ないことが分かった。

その抗菌率は計算により99.46%に達した。

その結果，表面グラフト性スルホンアミンイオンのナノファイバ膜はまた優れた抗菌性能を有する。

また、高分子ナノ繊維材料は軍用、バイオエンジニアリング、工業防護服、酵素触媒、リチウム電池のダイヤフラム、化粧品、空気と水の濾過などの面において、より広範な応用可能性がある。

未来の探究の中で、技術の経済性、環境の友好性、リサイクルの循環性、製品の安全認証などの問題にも注意しなければなりません。