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熔融电纺与传统电纺的惊人对比：你知道它们在制造过程中有何不同吗？
在现代制造技术中，熔融电纺（Melt Electrospinning）逐渐成为一种备受关注的技术，以其在生物医学、纺织及过滤等领域的潜在应用而闻名。与传统的溶液电纺技术相比，熔融电纺具有几项显著的优势，使得其在材料科学中的应用前景更加广阔。
熔融电纺是一种从聚合物熔体中产生纤维状结构的加工技术。
熔融电纺的特点在于它不使用挥发性溶剂，因此在某些应用中，尤其是关于溶剂的毒性和累积的担忧方面，显得尤为重要。这项技术的发展历史可以追溯到1936年，Charles Norton首次描述了熔融电纺的概念。但直到1981年，Larrondo和Manley才在一系列论文中详细探讨这一技术。随着时间的推移，熔融电纺的相关研究层出不穷，直到2011年，这项技术甚至被提出作为一种新的3D列印技术。
熔融电纺的基本原理
熔融电纺的物理原理与传统的电纺纤维拉伸过程相同。差别在于，聚合物熔体的物理特性与聚合物溶液大相径庭。熔融聚合物比聚合物溶液更为粘稠，并且在熔融电纺中，电化学喷射的过程可预测性更强。熔融喷射需要冷却以固化，而解决方案电纺则依赖于溶剂的蒸发。
制程参数
温度
进行熔融电纺时，必须保持一定的温度以保证聚合物在喷嘴尖端保持熔融状态。通常情况下，喷嘴的长度相对较短，这对整个制程时间的控制至关重要。
流量速率
控制纤维直径的最重要参数是聚合物送入喷嘴的流量速率。一般来说，流量速率越高，生成的纤维直径就越大。与传统的溶液电纺不同，熔融电纺所用的聚合物几乎完全被收集，这样的特点有助于提升制程的效能。
分子量
聚合物的分子量对熔融电纺的成功与否至关重要。对于均匀的线性聚合物，过低的分子量（例如低于30,000 g/mol）会导致纤维的破损和质量下降。而高分子量（如超过100,000 g/mol）则可能在通过喷嘴时面临流动困难的情况。在熔融电纺中，通常建议使用40,000到80,000 g/mol之间的聚合物。
电压
修改电压的方式对生成的纤维直径影响不大，但报导指出，确保高品质和一致性纤维所需的最佳电压仍然存在。熔融电纺所使用的电压范围从0.7kV到60kV不等。
使用的聚合物
熔融电纺所需的聚合物应具有熔点或玻璃转变温度（Tg），这意味着某些热固性聚合物（如赛璐璐）以及某些生物衍生聚合物（如胶原蛋白）不适用于这项技术。经常使用的熔融电纺聚合物包括聚己内酯、聚乳酸及聚（乳酸-乙醇酸）等。
应用领域
熔融电纺具有与传统电纺相似的潜在应用，但不使用有毒溶剂使其在生物医学相关领域中表现尤为突出。在组织工程领域，熔融电纺被用于处理生物材料，避免了挥发性溶剂的使用造成的潜在危害。此外，熔融电纺也可以用于制作药物载体，以便更有效地进行药物输送。
组织工程
在组织工程领域，熔融电纺被用来处理生物医学材料。透过避开有毒的挥发性溶剂，这有助于开展相关研究。熔融电纺生成的纤维可以构建各种尺寸的组织支架，从而促进细胞的渗透和外基质的生成。
药物传递
此外，熔融电纺技术还能制备载药纤维，用于药物传递。这项技术在药学领域势头强劲，因其能够结合无溶剂的优势，有效进行药物的固相扩散或固相溶液制备，以促进药物的溶解。
熔融电纺书写
此外，熔融电纺书写技术（Melt Electrospinning Writing）利用可预测的熔融电喷射路径，使得聚合物纤维可以准确地沉积在收集器上。当收集器以足够的速度移动时，熔融电纺纤维可以依层堆叠的方式进行沉积。这种方法使得制造复杂的顺序结构成为可能，并将熔融电纺书写视为3D列印技术的一个类别。
综合以上，熔融电纺技术在许多领域显示出了巨大的潜力，其在未来的应用范围无疑会继续扩大。随着对新材料的需求增加，我们是否能期待熔融电纺技术为制造业带来更大的创新与变革？
