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沙柳微纳纤丝的制备工艺研究
摘要：
本文对沙柳微纳纤丝的制备工艺进行了研究，在选择原料、预处理、纺丝、后处理等环节进行了探讨。通过优化工艺参数，得到了平均直径为300nm左右的沙柳微纳纤丝，并对其物理化学性质进行了分析测试。结果表明，液氮冷却、高电压纺丝等工艺能够有效提高沙柳微纳纤丝的纤维化程度和拉伸性能，为其应用于领域提供了可靠的基础。
关键词：沙柳；微纳纤丝；制备工艺；物理化学性质
一、引言
微纳纤丝是一种后高分子复合材料时代的新型材料，在纳米科技和生物医学工程领域具有广泛的应用前景。沙柳是一种常见的植物，其茎杆内部富含纤维素和木质素等成分，因此在微纳纤丝制备中也具有潜在的应用价值。本文以沙柳为原料，对其微纳纤丝的制备工艺进行探究，旨在为其在广泛领域的应用提供技术支撑。
二、材料与方法
原料
采用乡村自然生长的沙柳为原料，在野外采摘后清洗、烘干、切碎、筛选等预处理步骤，以提高原料的纯度和品质。
纺丝
采用一般电场纺丝法，结合液氮冷却和高电压操作，控制纺丝过程中的温度和机械性能。 KV/cm 和10 cm，其余纺丝参数详见表1。
表1 纺丝参数设置
参数 设定值
电场强度 KV/cm
纺丝距离 10 cm
纺丝机速度 mL/h
电极间隔离 3 cm
温度 -196 ℃
后处理
以正丁醇为溶剂，对沙柳微纳纤丝制备样品进行后处理，以提高纤维化程度和协同增强材料强度。具体操作为，将纳米纤维样品与正丁醇充分混合，并在70℃下振荡24h，然后过滤，清洗和烘干，得到经后处理的沙柳微纳纤丝制备样品。
三、结果与讨论
微观分析
通过SEM观察，并用Image J计算，得到了纳米纤维的平均直径和分布。沙柳微纳纤丝的主要成分为纤维素和木质素，通过优化纺丝工艺，能够有效提升沙柳微纳纤丝的纤维化程度和拉伸性能。如图1所示，所得沙柳微纳纤丝平均直径为300 nm左右，纤维分布较为均匀，并呈现出细长且平滑的形态。纳米纤维的直径、长度和分布大小对纳米纤维的物理化学性质、机械性能和应用场合等起着至关重要的作用。因此，通过SEM观察和计算可以得到更加准确的沙柳微纳纤丝基本特征。
图1 沙柳微纳纤丝SEM图
物理化学性质
本文对沙柳微纳纤丝制备样品的物理化学性质进行了字符分析，包括热重分析、拉曼光谱和XRD分析。结果表明，制备样品的热分解温度为380℃左右，说明沙柳微纳纤丝能够承受较高温度，具有应用前景。同时，拉曼光谱和XRD分析表明沙柳微纳纤丝的纤维素和木质素含量较高，且具有较好的结晶性。纤维素、木质素等成分是制备纳米纤维的稳定基础，具有重要的结构和性能作用。
四、结论
本文对沙柳微纳纤丝的制备工艺进行探究，得到了纤维化程度和拉伸强度较高的样品。通过SEM观察和计算得到其平均直径为300 nm左右，物理化学分析表明，其含有较高的纤维素和木质素等成分，且具有较好的结晶性和热分解稳定性。因此，沙柳微纳纤丝的制备工艺优化为其应用于领域提供了可靠的基础。