CN110603355A - 复合膜以及制造这种膜的方法 - Google Patents

复合膜以及制造这种膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110603355A
CN110603355A CN201880023672.0A CN201880023672A CN110603355A CN 110603355 A CN110603355 A CN 110603355A CN 201880023672 A CN201880023672 A CN 201880023672A CN 110603355 A CN110603355 A CN 110603355A
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
interface
fabric
composite
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880023672.0A
Other languages
English (en)
Inventor
阿诺德·安特科维亚克
保罗·格兰德乔治
纳塔查·克里恩斯
C·拉伯蒂-罗伯特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National scientific research center
Sorbonne Universite
Original Assignee
National scientific research center
Sorbonne Universite
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National scientific research center, Sorbonne Universite filed Critical National scientific research center
Publication of CN110603355A publication Critical patent/CN110603355A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0004—Organic membrane manufacture by agglomeration of particles
    • B01D67/00042—Organic membrane manufacture by agglomeration of particles by deposition of fibres, nanofibres or nanofibrils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107—Organic support material
    • B01D69/1071—Woven, non-woven or net mesh
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • D01D5/0038—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion the fibre formed by solvent evaporation, i.e. dry electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/016—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the fineness
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0277—Bendability or stretchability details
    • H05K1/0283—Stretchable printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/038—Textiles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/30—Materials or treatment for tissue regeneration for muscle reconstruction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/04—Characteristic thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/105—Support pretreatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02—Cross-sectional features
    • D10B2403/024—Fabric incorporating additional compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/03—Shape features
    • D10B2403/031—Narrow fabric of constant width
    • D10B2403/0311—Small thickness fabric, e.g. ribbons, tapes or straps
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0242—Shape of an individual particle
    • H05K2201/026—Nanotubes or nanowires

Abstract

本发明涉及一种复合膜(10)，其包括纳米纤维(11)的纤维织物(1)，其中，织物(1)的厚度为10nm至50μm，并且所述织物浸渍有润湿液体(A)。根据本发明，将复合膜浸入与润湿液体(A)不混溶的第二流体(B)中，在润湿液体(A)和不混溶流体(B)之间形成A/B界面，并且当复合膜从其静止状态压缩直至达到相当于静止状态下其尺寸的5％的尺寸时，以及当其从其压缩状态拉伸直至达到相当于压缩状态长度的2000％的尺寸时，复合膜能够保持张紧。本发明还涉及制造这种膜的方法。

Description

复合膜以及制造这种膜的方法
技术领域
本发明大体上涉及复合膜，所述复合膜包括浸透有湿润它的液体的纤维织物。本发明还涉及这种膜的制作。
背景技术
本领域技术人员已知复合材料可以涵盖不能用单一类型材料产生的多种多样的机械、热和光学性能。在以固态结合若干种材料的复合材料的情况下，尤其可以提及由具有高抗压强度的混凝土的钢筋混凝土，以及借助于构造钢筋混凝土的金属杆(因此构成其钢筋)的抗拉强度。
其他复合材料可以结合液相和固相，以便利用它们各自的性能。填充有少量液体(例如油)的中空管将提供优异的导热性而不存在导电性，该管确保该复合材料的结构完整性。没有简单的固体材料可以实现这类性能。
除了这两种不同性质的相的结合之外，固-液相互作用还可以显著影响复合材料的机械性能。例如，蜘蛛丝由丝状蛋白质纤维组成，所述丝状蛋白质由亲水性和疏水性嵌段共聚物和水组成，当湿度测定高(通常大于70％)或当丝突然湿润时，其甚至变得更加湿润。凭借纤维的弹性毛细管卷绕，蜘蛛捕获丝在压缩时显示出意想不到的液体行为(它在首尾长度缩短时始终保持张紧(tensioned))，但在伸展时保持稳固(然后显示出弹性行为)。
发明内容
申请人利用毛细管蜘蛛丝构成的这种一维固液物体的行为作为启发，开发出具有与毛细蜘蛛丝相同性能的二维固液复合膜。
更具体地，申请人开发了一种复合膜，其包括纳米纤维的纤维织物，该织物的厚度为10nm至50μm，该织物浸渍有润湿液体A。
根据本发明，将复合膜浸入与润湿液体A不混溶的第二流体B中，在润湿液体A和所述不混溶流体B之间形成A/B界面，并且复合膜能够在以下情况下保持张紧：
·当它从静止状态压缩，直到达到相当于在静止状态下其尺寸的5％的尺寸时，并且
·当它从压缩状态伸展，直到达到相当于压缩状态下长度的2000％的尺寸时。
出于本发明的目的，术语“复合膜”旨在表示包含固体增强物(或织物)和浸渍增强物(reinforcement)同时润湿它的液体的膜。
出于本发明的目的，术语“张紧膜”旨在表示处于机械拉紧状态的膜。
出于本发明的目的，术语“可混溶流体”旨在表示仅形成单相并且在A/B界面处没有表面张力的流体A和B。相反，当流体A和B不混溶时，它们形成两个不同的相，在A/B界面处具有非零的表面张力。
在根据本发明的膜的纤维织物中，纳米纤维以包含1至20层纳米纤维的垫的形式排列。
出于本发明的目的，术语“纳米纤维”旨在表示直径为10nm至5μm，通常为约200nm的纤维。
出于本发明的目的，术语“润湿组织的液体”旨在表示与构成织物的纳米纤维的材料的平表面呈现小于90°的接触角的液体。
有利地，由润湿液体A和不混溶流体B形成的A/B界面可以是油/空气界面、油/水界面，或甘油/空气界面，或水与表面活性剂/空气的界面。A/B界面随着时间的推移是稳定的(也就是说在使用复合膜的时间段内)，因为浸渍纤维垫的液体A不会扩散到流体B中。A/B界面存在于复合膜的两侧。
出于本发明的目的，术语“表面活性剂”(或“洗涤剂”)旨在表示即使以少量使用也显著改变含有它的流体的表面张力(例如当使用的洗涤剂是溶解的肥皂时，水的表面张力)的物质。在这种情况下，如果浸渍有肥皂水的根据本发明的复合膜与空气接触，则A/B界面是肥皂水/空气类型的界面。
根据本发明的复合膜可以调节其表面和形状，以便始终保持在张力下，而不管其受到的机械应变的性质如何，与简单的肥皂液体膜相同，凭借其固体的性质而不会破裂。为此，当复合膜的边缘靠近在一起时，纤维垫在液体层内自发折叠，纤维垫浸湿在液体层中。由A/B界面产生的表面张力使得膜即使在压缩时也能够保持张紧，这与在膜的重量下会下垂的干膜相反。换句话说，根据本发明的膜具有保持张紧状态的性能，而与膜的机械应变的性质无关：
-一方面，当它从静止状态以可达到静止状态下其尺寸的5％的压缩比被压缩时(也就是说，膜处于非机械预拉伸或预应力的状态)，膜像液体膜一样工作；
-另一方面，当它从压缩状态以可达压缩状态长度的2000％的拉伸程度拉伸时，膜在开始时像液体膜，然后像固体膜工作。
出于本发明的目的，术语“压缩比”旨在表示在压缩机械应变的作用下织物的特征尺寸的端部之间的距离与静止状态下的该距离之间的比例。
织物的厚度可以有利地为500nm至30μm，并且优选为1μm至5μm。
织物的纳米纤维可有利地具有100nm至500nm的直径，并且优选约200nm。
因此，它可以用于多种应用，特别是作为人造肌肉，或用于构成可伸缩的电子电路，或者也可以用作智能电源电路，或者也可以用作SLIPS(“注入滑动液体的多孔表面”)膜。
出于本发明的目的，术语“人造肌肉”旨在表示能够在对外部刺激作出反应时产生机械力的器官。
出于本发明的目的，术语“智能电源电路”旨在表示电学行为取决于施加在膜上的机械应变的电路。
出于本发明的目的，术语“SLIPS膜”旨在表示浸渍有润湿液体A的膜。当与不混溶液体B接触时，浸渍有液体A的膜的表面对于液体B是光滑的。
本发明的主题还是通过电辅助挤出制造根据本发明的复合膜的方法，包括以下步骤：
A.在溶剂介质中形成能够被所述溶剂介质溶解的材料的溶液；
B.将所述溶液以流速Q注入直径为dc的毛细管中，所述毛细管承受的电压U为1kV至100kV，并且优选为10kV至30kV，直径dc为0.5mm至2mm，并且优选约1mm；
C.在毛细管的出口处形成一滴所述溶液，所述液滴带电以便以“泰勒(Taylor)”锥体的形式实现其不稳定[1]、[2]；
D.从所述锥体朝电接地的导电靶标喷射液体圆柱(liquid cylinder)；
E.在液体圆柱的喷射过程中蒸发所述溶剂，引起产生材料的固体纳米纤维的涡流不稳定；
F.在朝向所述圆柱的所述靶标的一个面上收集固体纳米纤维，以形成纳米纤维垫，所述纳米纤维垫形成纤维织物，所述靶标在步骤B之前覆盖有不粘涂层；
所述方法的特征在于，在步骤F结束时，还包括用润湿液体A润湿纤维织物的附加步骤G，以便形成润湿的膜；以及
所述方法包括将如此获得的湿润膜浸入与润湿液体A不混溶的流体B中的步骤，以便在润湿液体A和不混溶流体B之间形成A/B界面，从而形成根据本发明的复合膜。
复合膜、纤维织物和构成它的纳米纤维，润湿液体A和与液体A不混溶的流体B(以及由此带来的A/B界面)如上文所定义。
因此，在将润湿的膜浸入流体B中之后获得的A/B界面可以有利地是油/空气界面、油/水界面，或甘油/空气界面，或水与表面活性剂或洗涤剂/空气的界面，例如肥皂水类型的界面。
出于本发明的目的，术语“材料”旨在表示构成纤维织物的纳米纤维的物质。
有利地，使用羊皮纸(parchment paper)(例如由商店以商品名为PAPIER CUISSON 8 METERS出售的羊皮纸)作为不粘涂层。
有利地，朝向圆柱的靶标的表面是位于距毛细管(3)的出口(3a)5cm至15cm的距离L处的平面，毛细管承受的电压U为10kV至15kV。
优选地，靶标的该坦表面位于距毛细管(3)的出口(3a)约10cm的距离L处，毛细管承受的电压U为约12kV。
有利地，织物的构成材料可以是选自由下列聚合物组成的组的聚合物材料：
-聚丙烯腈(PAN)，
-聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(PVDF-HFP)，
-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，
-聚乙烯醇(PVA)，
-聚环氧乙烷(PEO)和
-聚偏二氟乙烯(PVDF)。
除了上述聚合物材料之外，还有聚合物-无机网络杂化材料也可能是有利的，其中，无机网络可以是例如非晶网络或者结晶纳米颗粒的形式的SiO2(二氧化硅)、TiO2(二氧化钛)、Fe2O3(氧化铁)。
附图说明
本发明的其他优点和特征将由以下描述产生，所述描述通过非限制性实例给出并且参考实施例和附图产生：
图1表示用于实施本发明方法的电辅助挤出装置的侧视角度示意图；
图2示意性地表示在图1的装置的毛细管的出口处的“泰勒”锥体的形成(参见图2的部分2a)以及在使用图1的装置的根据本发明的方法的实施结束时获得的根据本发明的复合膜的压缩和延伸的行为(参见图2的部分2b)；
图3显示了根据本发明的复合膜作为智能电源电路的用途；
图4显示了根据本发明的复合膜作为SLIPS膜的用途。
这些图中共有的技术特征在所讨论的附图中均由相同的附图标记表示。
具体实施方式
从侧面看，图1和2中示意性地示出了用于实施根据本发明的方法的电辅助挤出装置。该设备的操作如下：
-引入溶剂介质中的是能够被该溶剂介质溶解的材料；在聚合物材料的情况下，形成聚合物溶液2；
-然后将该溶液2以流速Q注入到承受1kV至100kV的电压U的毛细管3中(参见图1和图2的照片A)；
-在毛细管3的出口3a处观察到溶液2的液滴4的形成(参见图2的照片A和B)；
-该液滴4是带电的，这以锥体5形式的引起其的不稳定性(参见图2的照片B)；
-然后，从锥体5连续地朝电接地的导电靶标7(可见于图1中以及图2中2a中的A和B)喷射液体圆柱6(参见图2的照片B)；
-在液体圆柱6的喷射期间，溶剂蒸发，这引起涡流不稳定性，以每秒数千纳米纤维的流速产生材料的固体纳米纤维(参见图2中2a的A和B)，引起构成纤维织物1的纳米纤维垫的形成(参见图2中2a的照片C)；
-然后，纤维织物1被收集在靶标7的朝向圆柱6的面7a上，靶标7的面7a预先覆盖有诸如羊皮纸的不粘涂层7b；
-然后，用润湿液体A(在这种情况下为水)润湿如此获得的纤维织物1(参见图2的照片D)，以形成润湿的膜；
-最后，将由此获得的湿润膜浸入与润湿液体A不混溶的流体B(在这种情况下为空气)中，以便在润湿液体(A)和所述不混溶流体(B)之间产生A/B界面。获得根据本发明的复合膜10(参见图2的照片E)。
图1和2示出了在靶标7上收集纳米纤维/纤维织物的靶标7的面7a是平面。然而，可以使用不平的靶标，例如球形。
图2的照片D是显示未润湿的纤维织物的压缩行为的照片：观察到织物在压缩时的弯曲/屈曲。
图2的照片E显示了根据本发明的复合膜10的压缩行为：观察到，一旦润湿，膜在毛细管电压的作用下经历自张紧。这种自张紧让人想起框架上传统的肥皂膜。
在图2的照片D和E上，X0对应于膜的两端之间的距离(对于两个图像，X0＝6cm)。
照片F是根据本发明的复合膜的一部分的详细视图，显示了液体膜内部的过量皱褶。
图3显示了根据本发明的复合膜作为智能电源电路的用途，以及作为可伸缩电子电路的用途。特别地，该图示出智能织物的电响应取决于其延伸状态，而可伸缩电子电路是指可以在任何延伸状态下传输电子信息的可延伸织物。对于这些用途，根据本发明的复合膜不会经受疲劳(fatigue)，并因此，可以通过多次压缩循环产生电子信息。
图4显示了根据本发明的复合膜作为SLIPS膜的用途。该图特别显示这些膜可互换，可更换并适用于多个表面。因此，根据本发明的由具有硅油/空气或硅油/水类型的A/B界面的PVDF-HFP(织物)制成的SLIPS膜可以附着到任何类型的表面上；它会适应表面的形状，以便密切覆盖表面。它为自清洁表面提供了出色的效果：
-在A中，将根据本发明的SLIPS膜置于自清洁表面上：落在玻璃上的水滴不附着在其上。凭借SLIPS涂层，它从相对小的接触角开始滑动，接触角约为4°(比例尺：0.5cm)；
-在B中，将根据本发明的SLIPS膜置于疏水表面上。凭借这种SLIPS处理，液滴落回表面上而不留痕迹(比例尺1厘米)；
-在C中，将根据本发明的SLIPS膜置于用根据本发明的SLIPS膜处理的玻璃半球上；水滴在SLIPS涂层上滑动，而它们仍然被困在未经处理的普通玻璃上。
-对于D中所示的纸质鸡尾酒伞(paper cocktail umbrellas)也是如此：如果将根据本发明的SLIPS膜放置在伞上，则水滴滑动。
参考文献列表
[1]G.Taylor.“Disintegration of water drops in an electric field.”Proceedings of the Royal Society of London.Series A,Mathematical and PhysicalSciences,280(1382):383–397,1964.
[2]M.S.Wilm and M.Mann."Electrospray and Taylor-Cone theory,Dole'sbeam of macromolecules at last."International Journal of Mass Spectrometryand Ion Processes 136.2-3(1994):167-180.

Claims (15)

1.一种复合膜(10)，所述复合膜包括纳米纤维(11)的纤维织物(1)，所述织物(1)的厚度为10nm至50μm，所述织物浸渍有润湿液体(A)，所述复合膜(10)的特征在于：
所述复合膜(10)浸没在与所述润湿液体(A)不混溶的第二流体(B)中，在所述润湿液体(A)和所述不混溶流体(B)之间形成A/B界面，以及
所述复合膜(10)在以下情况下能够保持张紧：
·当所述复合膜从静止状态压缩，直到达到相当于静止状态下其尺寸的5％的尺寸时，并且
·当所述复合膜从压缩状态伸展，直到达到相当于压缩状态下长度的2000％的尺寸时。
2.权利要求1所述的复合膜，其中，所述纤维织物(1)的厚度为500nm至30μm，并且优选为1μm至5μm。
3.权利要求2所述的复合膜，其中，所述纤维织物(1)的纳米纤维(11)的直径为100nm至500nm，并且优选为约200nm。
4.权利要求1至3中任一项所述的杂化膜，其中，所述A/B界面是油/空气界面、油/水界面，或甘油/空气界面，或水与表面活性剂/空气的界面。
5.权利要求1至4中任一项所定义的膜作为能够响应外部刺激以产生机械力的器官的用途，所述器官通常是人造肌肉。
6.权利要求1至4中任一项所定义的膜用于构成可伸缩电子电路(20)的用途。
7.权利要求1至5中任一项所定义的膜作为智能电源电路的用途。
8.权利要求1至5中任一项所定义的膜作为SLIPS膜的用途。
9.用于制造权利要求1至4中任一项所定义的复合膜的方法，包括以下步骤：
A.在溶剂介质中形成能够被所述溶剂介质溶解的材料的溶液(2)；
B.将所述溶液(2)以流速Q注入直径为dc的毛细管(3)中，所述毛细管承受1kV至100kV的电压U，所述直径dc为0.5mm至2mm，并且优选约1mm；
C.在所述毛细管(3)的出口(3a)处形成所述溶液的液滴(4)，所述液滴(4)带电以便以锥体(5)形式引起其的不稳定性；
D.从所述锥体(5)朝导电靶标(7)喷射液体圆柱(6)，所述导电靶标(7)是电接地的；
E.在喷射所述液体圆柱(6)期间蒸发所述溶剂，引起涡流不稳定，所述涡流不稳定产生所述材料的固体纳米纤维(11)；
F.在所述靶标(7)的朝向所述圆柱(6)的面(7a)上收集所述固体纳米纤维(11)，以形成纳米纤维垫，所述纳米纤维垫形成纤维织物(1)，所述靶标(7)在步骤B之前覆盖有不粘涂层(7b)；
所述方法的特征在于，在步骤F结束时，还包括用润湿液体(A)润湿所述纤维织物(1)的附加步骤G，以便形成润湿膜，以及
所述方法包括将如此获得的湿润膜浸入与所述润湿液体(A)不混溶的流体(B)中的步骤H，以便在所述润湿液体(A)和所述不混溶流体(B)之间产生A/B界面，从而形成如本发明请求保护的所述复合膜(10)。
10.权利要求9所述的方法，其中，所述不粘涂层(7b)是羊皮纸。
11.权利要求9或10所述的方法，其中：
·所述靶标(7)的面(7a)是距所述毛细管(3)的出口(3a)为5cm至15cm的距离为L的平面，并且
·所述毛细管承受10kV至15kV的电压U。
12.权利要求11所述的方法，其中：
·所述靶标(7)的平表面(7a)位于距所述毛细管(3)的出口(3a)约10cm的距离L处，并且
·所述毛细管承受约12kV的电压U。
13.权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，所述织物(1)的构成材料是选自由下列聚合物组成的组的聚合物材料：
-聚丙烯腈(PAN)，
-聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(PVDF-HFP)，
-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，
-聚乙烯醇(PVA)，
-聚环氧乙烷(PEO)，和
-聚偏二氟乙烯(PVDF)。
14.权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，所述织物(1)的构成材料是聚合物-无机网络杂化材料，其中，所述无机网络可以例如是呈非晶网络或结晶纳米颗粒的形式的SiO2(二氧化硅)、TiO2(二氧化钛)、Fe2O3(氧化铁)。
15.权利要求9至14中任一项所述的方法，其中，所述A/B界面是油/空气界面、油/水界面，或甘油/空气界面，或水与表面活性剂/空气的界面。
CN201880023672.0A 2017-03-10 2018-03-09 复合膜以及制造这种膜的方法 Pending CN110603355A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1751950 2017-03-10
FR1751950A FR3063743A1 (fr) 2017-03-10 2017-03-10 Membrane composite et procede de fabrication d'une telle membrane
PCT/FR2018/050557 WO2018162866A1 (fr) 2017-03-10 2018-03-09 Membrane composite et procédé de fabrication d'une telle membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110603355A true CN110603355A (zh) 2019-12-20

Family

ID=59031107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880023672.0A Pending CN110603355A (zh) 2017-03-10 2018-03-09 复合膜以及制造这种膜的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200010989A1 (zh)
EP (1) EP3592890A1 (zh)
JP (1) JP2020514567A (zh)
CN (1) CN110603355A (zh)
CA (1) CA3055481A1 (zh)
FR (1) FR3063743A1 (zh)
WO (1) WO2018162866A1 (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101413183A (zh) * 2007-10-16 2009-04-22 国家纳米科学中心 一种高分子静电纺丝薄膜及制法和在生物检测中的应用
US20120074612A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Scrivens Walter A Process of Forming a Nanofiber Non-Woven Containing Particles
CN104159745A (zh) * 2012-03-06 2014-11-19 阿莫绿色技术有限公司 无光泽膜及其制备方法
CN104448992A (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 张洪吉 一种抗涂鸦水性涂料及其制备方法
CN104769049A (zh) * 2012-07-13 2015-07-08 哈佛学院 多功能抗性材料
US20150209846A1 (en) * 2012-07-13 2015-07-30 President And Fellows Of Harvard College Structured Flexible Supports and Films for Liquid-Infused Omniphobic Surfaces
US20150290354A1 (en) * 2012-10-22 2015-10-15 North Carolina State University Nonwoven fiber materials
CN105063894A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 北京航空航天大学 一种利用静电纺丝制备全氟液体注入式透明柔性防冰薄膜的方法
CN105408031A (zh) * 2013-03-15 2016-03-16 利奎格利德股份有限公司 具有增强的耐久性的经液体浸渍的表面
US20170030009A1 (en) * 2014-02-25 2017-02-02 Kolon Fashion Material. Inc. Porous support, preparation method therefor, and reinforced membrane containing same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8978899B2 (en) * 2007-08-01 2015-03-17 Donaldson Company, Inc. Fluoropolymer fine fiber
EP2576880B1 (en) * 2010-05-25 2016-04-27 Kolon Fashion Material, Inc. Electrolyte membrane comprising a polyimide porous web
KR101451566B1 (ko) * 2014-02-25 2014-10-22 코오롱패션머티리얼 (주) 다공성 지지체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 강화막

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101413183A (zh) * 2007-10-16 2009-04-22 国家纳米科学中心 一种高分子静电纺丝薄膜及制法和在生物检测中的应用
US20120074612A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Scrivens Walter A Process of Forming a Nanofiber Non-Woven Containing Particles
CN104159745A (zh) * 2012-03-06 2014-11-19 阿莫绿色技术有限公司 无光泽膜及其制备方法
CN104769049A (zh) * 2012-07-13 2015-07-08 哈佛学院 多功能抗性材料
US20150209846A1 (en) * 2012-07-13 2015-07-30 President And Fellows Of Harvard College Structured Flexible Supports and Films for Liquid-Infused Omniphobic Surfaces
US20150290354A1 (en) * 2012-10-22 2015-10-15 North Carolina State University Nonwoven fiber materials
CN105408031A (zh) * 2013-03-15 2016-03-16 利奎格利德股份有限公司 具有增强的耐久性的经液体浸渍的表面
US20170030009A1 (en) * 2014-02-25 2017-02-02 Kolon Fashion Material. Inc. Porous support, preparation method therefor, and reinforced membrane containing same
CN104448992A (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 张洪吉 一种抗涂鸦水性涂料及其制备方法
CN105063894A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 北京航空航天大学 一种利用静电纺丝制备全氟液体注入式透明柔性防冰薄膜的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王洋等: "基于高表面能液体预浸润产生疏液的多孔纳米纤维膜用于不混溶液体的分离", 《工程科技I 中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十二分会：多孔功能材料》 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3592890A1 (fr) 2020-01-15
FR3063743A1 (fr) 2018-09-14
CA3055481A1 (fr) 2018-09-13
WO2018162866A1 (fr) 2018-09-13
JP2020514567A (ja) 2020-05-21
US20200010989A1 (en) 2020-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Essalhi et al. Self-sustained webs of polyvinylidene fluoride electrospun nanofibers at different electrospinning times: 1. Desalination by direct contact membrane distillation
Essalhi et al. Self-sustained webs of polyvinylidene fluoride electrospun nano-fibers: Effects of polymer concentration and desalination by direct contact membrane distillation
Tokarev et al. Touch-and brush-spinning of nanofibers
CN102691175B (zh) 一种具有单向透水性能的复合纤维膜及其制备方法
DK2964816T3 (en) Polymer fibers, including aerogel and method of manufacture
Abbasipour et al. Nanofiber bundles and yarns production by electrospinning: a review
Knapczyk-Korczak et al. Biomimicking spider webs for effective fog water harvesting with electrospun polymer fibers
Huang et al. Mechanically robust Janus nanofibrous membrane with asymmetric wettability for high efficiency emulsion separation
He et al. One-step fabrication of a stretchable and anti-oil-fouling nanofiber membrane for solar steam generation
Knapczyk-Korczak et al. Hydrophilic nanofibers in fog collectors for increased water harvesting efficiency
Wang et al. Fabrication of large‐scale superhydrophobic composite films with enhanced tensile properties by multinozzle conveyor belt electrospinning
Zhang et al. Electrospun elastic acrylonitrile butadiene copolymer fibers
Yin et al. High-throughput free surface electrospinning using solution reservoirs with different depths and its preparation mechanism study
US20050048274A1 (en) Production of nanowebs by an electrostatic spinning apparatus and method
JP2007083467A (ja) 複合シート
Kanafchian et al. Electrospun nanofibers with application in nanocomposites
CN110603355A (zh) 复合膜以及制造这种膜的方法
NV et al. Morphology and hydroscopic properties of acrylic/thermoplastic polyurethane core–shell electrospun micro/nano fibrous mats with tunable porosity
Samatham et al. Electrospun nanoscale polyacrylonitrile artificial muscle
KR102139866B1 (ko) 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 전기 에너지 생성 장치
Wu et al. Self-assembly of polyethylene oxide and its composite nanofibrous membranes with cellular network structure
Andrady et al. Applications of Polymer Nanofibers
JP2004183197A (ja) 繊維シートの製造方法
Nah et al. Ionic liquid nafion nanofiber mats composites for high speed ionic polymer actuators
Yarin et al. Novel Materials and Devices Based on Nanofibers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191220

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication