納米纖維的新路徑

    納米纖維傳統上主要有兩種制造方法，即電噴法和熔噴法。這兩種方法可生產出干燥的納米長絲，已在工業領域長期使用。美國北卡州立大學  (NCSU)近期開發出另一種生產納米纖維的技術，被稱為 XanoShear? ，他們在與美國賽諾菲（Xanofi）公司協作下共同完成。據稱，這種技術開創了更多納米終端用戶的適用領域。該公司還稱，他們開發出世界上第一臺高效率，以液體為基礎平臺的納米纖維生產裝置，目前正在進行優化改進，以提高產量。
　　利用液態機理，成就固態機理
　　早在2000年初，北卡州立大學的生物分子學專家們就利用化學實驗室內的聚合微纖膠體加工原理研發納米纖維。賽諾菲公司已成功生產出納米纖維無紡布，也開發出干濕法噴射生產技術。隨后，他們在實踐中偶然發現，納米纖維的形成與熔噴和靜電紡機理完全不同，后者的生產是基于干態的連續性纖維，而XanoShear?的工藝原理則是工作環境為液態，所生產的纖維可在水中分散，并在現有的設備上成網并固化為成品。XanoShear?的其他優點還包括可伸縮、纖維的可涂層化功能加工，以及使用較少能源的封閉式綠色生產系統，不會向環境排放任何有害物。目前從研究和開發到商業化生產，賽諾菲公司可為客戶提供一系列完整的半成品并成功用于醫療、過濾、吸聲和節能。
　　這種生產方法利用了溶劑和非溶劑相結合的方法，迫使可溶性聚合物推遲分離為固態。同時它使其從液態變為固態時在拉伸過程中形成微納米條，使其變為纖維。
　　用這種方法生產出來的納米纖維具有數個優點。首先電噴長絲纖維被事先涂在表層，而XanoShear?成形纖維卻分布在液態中，形成了2-D或3-D培養基，由此一種非連續式纖維材料創造出來。其應用領域從3D打印材料到食品加工，再到液態或空氣過濾和離子交換色層分離法等廣泛的領域。當然，這一技術并不意味著可取代納米纖維的主要生產方法，即電噴法和熔噴法；而是表明，利用不同的方法可研發出更多不同的納米纖維產品。當然，這類產品更適用于做3D打印材料。
　　獨創設備：足智多謀的開發鏈
　　值得注意的是，這種材料的生產原理與設備都非常簡單。XanoShear?起始于試管技術。開發人員原以為商業化后的機械設備應有一臺大型洗衣機那么大，而事實上卻不是這樣。起初，他們在連續性液體流動狀態下列舉了12～13種不同的生產方法，但是，有一天他們卻有了意外發現，即發覺原XanoShear?需要很大的設備才能完成的生產，用一個噴霧器大小的設備竟能完成。他們真的還做到了，即用這個噴霧器生產出納米纖維。當然，這并不能一蹴而就，因為大規模生產需要連續性。很快，他們找到了一個相當于啤酒桶大小的容器，安裝上噴嘴就開始試產。此時，戲劇性的創造發生了。一種自動化的試驗設備依據納米纖維的基本原理很快推出，且為首次推出多功能性的自動化生產設備，并且依據生產不同的材料變換更多的球形把手。由此，生產量不斷擴大。它很快形成了能生產多種不同納米纖維產品的平臺雛形。該公司開發出新型納米纖維生產的硬件系統后，很快獲得美國國家科學基金支持。
　　商業模式：與搭檔共享成就
　　盡管消息爆出后，該公司獲得大量的訂單，但他們沒有銷售機器設備和納米纖維產品，而是打算采取商業化模式，尋找商業搭檔，以利于自身能開發更多產品。他們不想把自己變為設備供應商，更不想把自身變為納米纖維產品的“沃爾瑪”；若這樣，就意味著他們需要巨資修建基礎設施。他們最應做的是以商業化的價格出售專利，為這種材料找到更多的新型應用領域。原因在于他們擁有自己的無與倫比的開發平臺。他們所期望的是，完成80%～98%的終端生產，然后經另一簡單生產環節既能直接進入市場。他們都擁有知識產權，唯一需要的是商業銷售搭檔。這種產品已于2014年2月發布。
　　新型納米纖維的首推產品
　　據 此 開 發 的 第 一 件 納 米 纖 維 產 品 名 叫XanoMATRIX?，即一種完全擁有獨立路徑的3D納米蜂窩形生產框架，這種設備可依據需求自動伸縮和變形。在與北卡州立大學的配合下，他們又與倫敦大學和劍橋大學合作，開發出類似的其他產品。
　　賽諾菲公司開發的另一件產品是一種稱為6C鏈式氟化品，這是一種添加劑，主要用于改善纖維的疏水性。因其疏水性少于30%，它通過化學修正，可使纖維重獲80%的疏水性。C6化學添加劑生產流程簡單。若與另一添加劑結合，C6則可以重獲95%的功效，而價格卻十分低廉。其他相關產品也在研發中，包括食品加工的玉米蛋白，稱其為生命科學產品。它采取親和色譜法進行開發。