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熔融電紡與傳統電紡的驚人對比：你知道它們在製造過程中有何不同嗎？
在現代製造技術中，熔融電紡（Melt Electrospinning）逐漸成為一種備受關注的技術，以其在生物醫學、紡織及過濾等領域的潛在應用而聞名。與傳統的溶液電紡技術相比，熔融電紡具有幾項顯著的優勢，使得其在材料科學中的應用前景更加廣闊。
熔融電紡是一種從聚合物熔體中產生纖維狀結構的加工技術。
熔融電紡的特點在於它不使用揮發性溶劑，因此在某些應用中，尤其是關於溶劑的毒性和累積的擔憂方面，顯得尤為重要。這項技術的發展歷史可以追溯到1936年，Charles Norton首次描述了熔融電紡的概念。但直到1981年，Larrondo和Manley才在一系列論文中詳細探討這一技術。隨著時間的推移，熔融電紡的相關研究層出不窮，直到2011年，這項技術甚至被提出作為一種新的3D列印技術。
熔融電紡的基本原理
熔融電紡的物理原理與傳統的電紡纖維拉伸過程相同。差別在於，聚合物熔體的物理特性與聚合物溶液大相逕庭。熔融聚合物比聚合物溶液更為粘稠，並且在熔融電紡中，電化學噴射的過程可預測性更強。熔融噴射需要冷卻以固化，而解決方案電紡則依賴於溶劑的蒸發。
製程參數
溫度
進行熔融電紡時，必須保持一定的溫度以保證聚合物在噴嘴尖端保持熔融狀態。通常情況下，噴嘴的長度相對較短，這對整個製程時間的控制至關重要。
流量速率
控制纖維直徑的最重要參數是聚合物送入噴嘴的流量速率。一般來說，流量速率越高，生成的纖維直徑就越大。與傳統的溶液電紡不同，熔融電紡所用的聚合物幾乎完全被收集，這樣的特點有助於提升製程的效能。
分子量
聚合物的分子量對熔融電紡的成功與否至關重要。對於均勻的線性聚合物，過低的分子量（例如低於30,000 g/mol）會導致纖維的破損和質量下降。而高分子量（如超過100,000 g/mol）則可能在通過噴嘴時面臨流動困難的情況。在熔融電紡中，通常建議使用40,000到80,000 g/mol之間的聚合物。
電壓
修改電壓的方式對生成的纖維直徑影響不大，但報導指出，確保高品質和一致性纖維所需的最佳電壓仍然存在。熔融電紡所使用的電壓範圍從0.7kV到60kV不等。
使用的聚合物
熔融電紡所需的聚合物應具有熔點或玻璃轉變溫度（Tg），這意味着某些熱固性聚合物（如賽璐璐）以及某些生物衍生聚合物（如膠原蛋白）不適用於這項技術。經常使用的熔融電紡聚合物包括聚己內酯、聚乳酸及聚（乳酸-乙醇酸）等。
應用領域
熔融電紡具有與傳統電紡相似的潛在應用，但不使用有毒溶劑使其在生物醫學相關領域中表現尤為突出。在組織工程領域，熔融電紡被用於處理生物材料，避免了揮發性溶劑的使用造成的潛在危害。此外，熔融電紡也可以用於製作藥物載體，以便更有效地進行藥物輸送。
組織工程
在組織工程領域，熔融電紡被用來處理生物醫學材料。透過避開有毒的揮發性溶劑，這有助於開展相關研究。熔融電紡生成的纖維可以構建各種尺寸的組織支架，從而促進細胞的滲透和外基質的生成。
藥物傳遞
此外，熔融電紡技術還能製備載藥纖維，用於藥物傳遞。這項技術在藥學領域勢頭強勁，因其能夠結合無溶劑的優勢，有效進行藥物的固相擴散或固相溶液製備，以促進藥物的溶解。
熔融電紡書寫
此外，熔融電紡書寫技術（Melt Electrospinning Writing）利用可預測的熔融電噴射路徑，使得聚合物纖維可以準確地沉積在收集器上。當收集器以足夠的速度移動時，熔融電紡纖維可以依層堆疊的方式進行沉積。這種方法使得製造複雜的順序結構成為可能，並將熔融電紡書寫視為3D列印技術的一個類別。
綜合以上，熔融電紡技術在許多領域顯示出了巨大的潛力，其在未來的應用範圍無疑會繼續擴大。隨著對新材料的需求增加，我們是否能期待熔融電紡技術為製造業帶來更大的創新與變革？
