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從1936到今天：熔融電紡技術如何歷經變遷並開啟3D打印新紀元？
熔融電紡技術作為一種製造纖維結構的方法，自1936年首次被描述以來，逐步演變並拓展了其應用領域，特別是在組織工程、紡織品及過濾材料等方面。這項技術的發展不僅改變了我們對於聚合物的加工方式，也為3D打印技術打開了新的可能性。
熔融電紡不僅僅是聚合物的簡單加工，更是一場材料科學的革新，以無溶劑的方式為多種行業提供解決方案。
熔融電紡技術的歷程可追溯至1936年，當時查爾斯·諾頓首次描述了這一技術。經過幾十年的沉寂，1981年，拉倫多和曼利在一系列論文中再次提出熔融電紡。此後，2001年，瑞內克和蘭古昆發表的會議摘要中指出熔融電紡在真空中的應用。隨著時間的推移，對這項技術的研究逐漸增多，其中2011年更是將熔融電紡與移動收集器結合，提出了新型的3D打印方法。
熔融電紡技術的基本原理
熔融電紡技術的核心原理基於靜電纖維拉伸的物理學。與溶液電紡相比，熔融電紡中聚合物熔體的物理特性具有更高的粘度，因此使得拉伸出的帶電噴流能夠更為可預測地形成纖維。在熔融電紡中，熔融的帶電噴流需要冷卻以實現固化，而溶液電紡則依賴於溶劑的蒸發。
熔融電紡的關鍵參數
1. 溫度
確保聚合物在噴頭尖端全部熔融需要維持一定的溫度。與溶液電紡相比，熔融電紡的噴頭長度相對較短。
2. 流量
流量是影響纖維直徑的主要參數之一。一般來說，流量越大，纖維直徑越大。而在熔融電紡中，所有流動的聚合物都會被收集，避免了溶劑的揮發問題。
3. 分子量
分子量對於聚合物是否適合熔融電紡至關重要。一般線性均勻聚合物的低分子量（低於30,000 g/mol）會導致纖維斷裂和質量差，而高分子量（高於100,000 g/mol）的聚合物則不易通過噴頭流動。許多熔融電紡纖維的報告使用的分子量在40,000至80,000 g/mol之間。
4. 電壓
調整電壓不會對纖維直徑產生太大影響，但高質量、穩定纖維的產生需要一個最佳電壓。熔融電紡所使用的電壓範圍從0.7 kV到60 kV不等。
熔融電紡的應用
熔融電紡技術擁有廣泛的應用，尤其在組織工程中大放異彩。由於不使用有溶劑的加工方式，這對於剌激細胞增殖及修復組織有巨大的好處。此外，一些難以溶解的聚合物，如聚丙烯或聚乙烯，熔融電紡也是一個可行的方案。
熔融電紡不再僅是纖維的製造技術，它可能成為改變行業格局的關鍵技術之一。
組織工程
熔融電紡已被用於處理生物醫學材料，以用於組織工程研究。這種方法通過避免使用有毒的揮發性溶劑，深化了其在醫療領域的應用潛力。
藥物遞送
此外，熔融電紡技術還能製備載藥纖維，形成藥物遞送系統。這無疑為製藥技術提供了一種嶄新的配方技術，有助於提高藥物溶解度，控制釋放速率。
熔融電紡寫作
熔融電紡寫作（MEW）通過可控的電流，精確地將聚合物纖維沉積形成結構，這一過程使得在3D打印中得以廣泛應用。MEW技術的發展推動了高性能傳感器、柔性機器人及其他生物製造的潛在應用。
熔融電紡技術自1936年以來的發展展示了一場令人振奮的材料科學革命，其在3D打印領域的引入意味著未來技術創新將持續演進。隨著技術的不斷成熟，我們可以期待熔融電紡在更多行業中的應用，那麼，這項技術會如何改變我們的日常生活呢？
