專利名稱：納米纖維氈及其產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括多成分纖維氈的纖維氈領(lǐng)域，以及形成該種氈的工藝。
相關(guān)技術(shù)說(shuō)明
纖維和納米纖維正在藥物學(xué)、纖維、催化、服裝、和醫(yī)療工業(yè)中 尋找新的應(yīng)用。已經(jīng)把諸如電紡等技術(shù)用于形成纖維和納米纖維。例 如，已經(jīng)把諸如電紡技術(shù)用于形成沿主方向小至數(shù)納米的纖維。電紡 現(xiàn)象包含在針的一端形成聚合物的小液滴，使該小液滴在施加的電場(chǎng) 中帶電，然后把聚合物從小液滴抽出，進(jìn)入圍繞針尖的環(huán)境，以便從針尖拉制聚合物材料的纖維。
制成亞微米范圍的玻璃纖維已經(jīng)有些時(shí)間了 。制成小的微米直徑的纖維并在商業(yè)上用于空氣過(guò)濾應(yīng)用，已經(jīng)超過(guò)20年。聚合物融化 吹制的纖維，最近已經(jīng)以小于一微米的直徑產(chǎn)生。若干增值的無(wú)紡的 應(yīng)用，包括過(guò)濾、防護(hù)布、抹布、個(gè)人護(hù)理、醫(yī)療、和藥物學(xué)等應(yīng)用， 可以從納米纖維及納米纖維絲網(wǎng)的有用技術(shù)性質(zhì)獲益。已被電紡的納 米纖維，沿一個(gè)方向有小于l iam的尺寸，且最好沿該方向的尺寸小 于100nm。納米纖維絲網(wǎng)通常敷貼在各種襯底上，選擇這些襯底，是 為了提供適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性質(zhì)和向納米絲網(wǎng)提供補(bǔ)充的功能。在納米纖維 過(guò)濾器媒質(zhì)的情形中，如在美國(guó)專利U.S. Pat. No. 6,673,136中所述， 已經(jīng)為打褶、過(guò)濾器制作、使用的持久性、和過(guò)濾器清潔等考慮而選 擇襯底，本文引用該專利全部?jī)?nèi)容，供參考。
電紡的常規(guī)技術(shù)，可以產(chǎn)生在整個(gè)氈中有均勻化學(xué)組分的纖維或 納米纖維的氈。即使電紡媒質(zhì)(即液體或溶解的聚合物)是各種聚合 物的混合，產(chǎn)生的纖維在得到的纖維氈的任何給定位置上，也有均勻 的組分，就是說(shuō)，任何點(diǎn)上的組分，由電紡時(shí)聚合物成分確定。此外， 常規(guī)的電紡技術(shù)，在得到的纖維氈中任何點(diǎn)上，產(chǎn)生均勻纖維粗細(xì)的 纖維，而作為電紡裝置上預(yù)設(shè)的因素，諸如電場(chǎng)強(qiáng)度和干燥速率，確 定產(chǎn)生的纖維粗細(xì)。
最近，Smith等人在美國(guó)專利U.S. Pat, No. 6,753,454中說(shuō)明一種 同時(shí)或依次從多個(gè)含聚合物的儲(chǔ)罐中電紡纖維的技術(shù)，本文引用該專 利全部?jī)?nèi)容，供參考。在該技術(shù)中，用于電紡的儲(chǔ)罐，通過(guò)開關(guān)連接 到產(chǎn)生必要的電場(chǎng)的公共電源，電紡借助該必要的電場(chǎng)進(jìn)行。這樣， 從分開的儲(chǔ)罐來(lái)的已被電紡的纖維，被收集到公共的地電極上。Smith 等人說(shuō)明一種合金纖維氈在醫(yī)療衣著中的用途，在該醫(yī)療衣著中，纖 維復(fù)合物的一側(cè)，主要是一組親水性纖維，而另一側(cè)主要是一組疏水 性纖維。Smith等人還說(shuō)明一種形成醫(yī)療衣著的聚合物膜，它一般由 多種電紡的纖維按配方制造，這些電紡纖維，來(lái)自各種親水性聚合物 和至少是弱疏水性聚合物的任何基本上均勻的混合物，這些聚合物能與醫(yī)療上重要傷口處理的添加劑，以任何數(shù)量隨意共混，這些添加劑
包括止痛的和其他醫(yī)藥學(xué)或治療的添加劑。例如，Smith等人說(shuō)明適 合供電紡成纖維的聚合物材料，包括可吸收和/或可生物降解的聚合物 物質(zhì)，該物質(zhì)可與選擇的有機(jī)或液狀溶劑反應(yīng)，或可迅速干燥。Smith 等人還說(shuō)明，基本上任何有機(jī)或液狀可溶聚合物，或該種聚合物在適 合傷口局部治療處理的可溶添加劑或不可溶添加劑中的任何分散，都 可以釆用。
Smith等人設(shè)備的示意表示，在圖1中畫出。圖l畫出一種用于 產(chǎn)生纖維氈的電紡設(shè)備IO。"纖維氈，，一詞，定義通過(guò)纖維接纖維地相 互連上而形成的許多纖維。在纖維氈中相應(yīng)的纖維，可以與該纖維氈 中其他纖維互相混合，也可以分開。 一般的情形是，電紡設(shè)備10產(chǎn) 生相互間弱粘附的纖維。
圖l所示的電紡設(shè)備，能夠從分開的電紡裝置產(chǎn)生纖維氈。電紡 設(shè)備10有兩個(gè)各產(chǎn)生相同電場(chǎng)12的電紡裝置10a和10b,該電場(chǎng)把 從擠出單元18的尖16擠出的聚合物融液或溶液14抽出，送至收集 電極20。在每一電紡裝置10a和10b中，外殼/注射器22存儲(chǔ)聚合物 溶液14。電壓電源24的一個(gè)電極，通過(guò)導(dǎo)線26在電上連接到每一電 紡裝置10a和10b，而電壓電源24的另一個(gè)電極，在電上與地連接。 開關(guān)25把電紡裝置10a和10b 二者之一與電壓電源24連接。在尖16 和收集電極20之間的電場(chǎng)12，使聚合物溶液14克服把聚合物溶液保 持在一起的內(nèi)聚力。物質(zhì)14的射流，被該電場(chǎng)12從尖16向收集電 極20拉出(即，電場(chǎng)抽出)，并從擠出單元18到收集電極期間，在 纖維抽出區(qū)27千燥，形成聚合物纖維，該聚合物纖維在下游的收集 電極20上被收集。
但是，從圖l設(shè)備產(chǎn)生的纖維，由于被電紡的物質(zhì)有相同的電極 性，隨著在收集電極20上把纖維合并一起時(shí)，導(dǎo)致被收集的纖維相 互排斥，使構(gòu)成纖維氈的纖維之間缺乏粘附性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的，是提供用于產(chǎn)生纖維氈的設(shè)備和方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的，是提供有第一和笫二纖維混雜區(qū)的纖維氈。
本發(fā)明的另一個(gè)目的，是提供有第一直徑的第一纖維和有第二直 徑的笫二纖維的纖維氈，該第二直徑不同于第一直徑。
本發(fā)明的另一個(gè)目的，是提供有第一材料制造的第一纖維和第二 材料制造的第二纖維的纖維氈。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，是提供一種新穎的設(shè)備，它包括第一電 紡裝置、第二電紡裝置、和加偏壓裝置，該第一電紡裝置構(gòu)造成能電 紡笫一種物質(zhì)的第一纖維，該第二電紡裝置構(gòu)造成能電紡笫二種物質(zhì) 的第二纖維，該加偏壓裝置構(gòu)造成能以第一電極性對(duì)第一電紡裝置加 偏壓，又以與第一電極性相反的第二電極性對(duì)第二電紡裝置加偏壓， 為的是改善第一和第二纖維之間的吸引和合并，以便第一和第二纖維 在氈形成區(qū)中組合。
按照本發(fā)明的第二方面，是提供一種用于產(chǎn)生纖維氈的新穎的方法，該方法包括在第一電極性下電紡第一物質(zhì)的第一纖維；在第二 電極性下電紡第二物質(zhì)的第二纖維；和合并第一和第二纖維，形成纖 維氈。
按照本發(fā)明的第三方面，是提供一種新穎的纖維氈，該種氈有許多第一和第二纖維混雜其中；有至少(2.5Xl013) /d2的纖維/cm2的橫截面纖維密度，這里d的值按nm給定，小于500 nm，并表示沿該許 多第一和第二纖維中一種纖維長(zhǎng)度的平均直徑d。
按照本發(fā)明的第四方面，是提供一種新穎的復(fù)合纖維氈，它包括 至少第一和第二纖維之一，和沿該至少第一和笫二纖維之一的縱向， 直接粘附于纖維表面的粒子，該粒子被該至少第一和第二纖維之一的 纖維材料粘附。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明前面的一般說(shuō)明和后面的詳細(xì)說(shuō)明，都是示例 性的，不是對(duì)本發(fā)明的限制。
結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)說(shuō)明而對(duì)本發(fā)明有更好的了解后，容易
獲得對(duì)本發(fā)明更全面的評(píng)價(jià)及其許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，附圖中
圖l是常規(guī)電紡設(shè)備的示意表示；
圖2按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，畫出有豎直擠出單元的雙電紡設(shè)備 的示意表示；
圖3按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，畫出纖維分布的示意表示；
圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙電紡設(shè)備的示意表示，該設(shè)備有形成偏離豎直方向預(yù)定角度的擠出單元；
圖5A按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，畫出多組分纖維氈的示意表示；
圖5B是按照本發(fā)明產(chǎn)生的氈區(qū)中，纖維的SEM顯微照片；
圖5C-5E畫出本發(fā)明的纖維氈在對(duì)應(yīng)于第一端、中心部分、第
二端的區(qū)中，纖維分布的示意表示；
圖6A按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，畫出使用多個(gè)擠出單元的電紡
設(shè)備的示意表示；
圖6B按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，畫出有粒子傳送裝置的電紡設(shè)
備的示意表示；
圖7A按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，畫出有相對(duì)的粒子傳送裝置的 電紡設(shè)備的示意表示；
圖7B是本發(fā)明的粒子/纖維的SEM顯微照片；
圖8是流程圖，表明本發(fā)明的方法。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中各個(gè)視圖自始至終用相同參考數(shù)字表示相同 或?qū)?yīng)的部分，尤其是參考圖1，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)確定，在圖1 設(shè)備形成的纖維之間， 一種缺乏粘附性的效應(yīng)是，纖維絲網(wǎng)往往斷裂 成更小的部分。產(chǎn)生缺乏粘附性的一個(gè)因素，來(lái)源于電源24提供的 公共電勢(shì)源。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果纖維絲網(wǎng)的纖維，是在 絲網(wǎng)中各個(gè)纖維上有相反電荷的狀態(tài)下收集，能夠克服上述缺點(diǎn)。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)電紡裝置(即，第一電紡裝置和 第二電紡裝置)工作在相反電極性上。結(jié)果是，相應(yīng)的已被電紡的纖 維有相反電荷，并在氈形成區(qū)中相互靜電吸引。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，即圖2中畫出的設(shè)備ll，至 少包括兩個(gè)電紡裝置lla和llb。設(shè)備11是多電紡設(shè)備，并構(gòu)造成能 產(chǎn)生由不同組分的纖維形成的纖維氈。電紡裝置lla和llb，可以是 任何有必要的加相反偏壓的已知電紡裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 中，電紡裝置lla和lib彼此相對(duì)放置，任選的收集電極20設(shè)置在 電紡裝置lla和llb之間。此外，電紡裝置lla可以通過(guò)與接地電源 24a連接的導(dǎo)線26a,連接到第一高壓電源24a。同樣，電紡裝置lib 可以通過(guò)與接地電源24b連接的導(dǎo)線26b,連接到第二高壓電源24b。 電紡裝置lla和lib的被電紡物質(zhì)，在對(duì)應(yīng)的纖維形成區(qū)18a和18b 中成為纖維，然后，這些纖維在氈形成區(qū)合并，如果存在收集電極20 的話，該氈形成區(qū)由收集電極20定義。如果不存在不可透過(guò)的收集 電極，則纖維相互吸引，并在合成電勢(shì)為零的區(qū)內(nèi)收集成氈。收集電 極可以有任何適合收集纖維的取向，并選擇與纖維氈需要的形狀相符 的形狀。收集電極20的示例性形狀，包括但不限于鉤、環(huán)、絲網(wǎng)、 和/或網(wǎng)格。
纖維氈的形成，在參考圖2設(shè)備的示例性例子中說(shuō)明，但它不是 對(duì)本發(fā)明的限制。圖2的兩個(gè)電紡裝置lla和lib同時(shí)擠出相應(yīng)的電 紡媒質(zhì)14。在每一裝置lla和lib中使用的電紡媒質(zhì)14，可以因本 例的目的而不同。在電紡媒質(zhì)14從擠出單元18a和18b擠出之后， 由于纖維的相反電荷，被電紡的物質(zhì)彼此相向運(yùn)動(dòng)并相互吸引。接觸 后，纖維保持粘附狀態(tài)并如果存在收集電極的話，被收集電極收集。 通過(guò)把收集電極20接地，帶電的纖維將不再相互靜電吸引，但還吸 附在收集20上。
兩個(gè)電源24a和24b可以相同也可以不同。這些電源獨(dú)立地控制 每一個(gè)電紡裝置lla和lib的電勢(shì)。電源24a和24b構(gòu)造成能向裝置 lla和llb提供相反的極性。這些電源構(gòu)造成能以設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)， 輸送10,000到500,000 V/m的電場(chǎng)強(qiáng)度。
在這種配置中，電紡裝置lla產(chǎn)生的纖維向著電紡裝置llb產(chǎn)生 的纖維擠出。當(dāng)兩個(gè)裝置的纖維，例如由于各自纖維上相反的電荷而相互吸引并碰撞時(shí)，按照本發(fā)明一個(gè)方面，這些纖維形成有高的纖維 到纖維的粘附性和高度相互穿透性的纖維氈。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，從第一和第二電紡裝置擠出的纖維，
能夠有小于500 nm的平均直徑，最好小于100nm。本發(fā)明也能夠電 紡更大直徑，例如小于5 pm的纖維。纖維氈中相鄰纖維的平均分開 距離，能夠小于纖維的平均直徑，最好小于纖維平均直徑的一半。另 外，每ci^的纖維橫截面密度，是作為各個(gè)參數(shù)的函數(shù)計(jì)算的。例如， 參照?qǐng)D3，橫截面密度的計(jì)算，是用(i)纖維氈中纖維的平均直徑"d" 及(ii)相鄰纖維的分開距離"s"(即，兩個(gè)相鄰纖維外側(cè)表面之間的 距離，如圖3中所示)之和，除立方體一側(cè)的長(zhǎng)度"a，，(該立方體代 表氈的一個(gè)區(qū))。另外，把得到的量平方，獲得立方體一側(cè)表面上的 橫截面密度。
圖3畫出的各個(gè)個(gè)別纖維，尚未合并成為纖維氈。使用常規(guī)的電 紡技術(shù)，如前面由Smith等人說(shuō)明的技術(shù)，纖維保留公共的相同的電 荷，從而往往是排斥的，不能密集地合并。這樣，纖維沿纖維長(zhǎng)度方 向的點(diǎn)上，往往很少發(fā)生接觸。相反，按照本發(fā)明的纖維，因有相反 電荷而吸引。因此，本發(fā)明的氈中纖維之間的分開距離"s，，更小，得到 更密的合并纖維網(wǎng)絡(luò)。例如，如果考慮立方體一側(cè)長(zhǎng)度為1 cm，則平 均分開距離s可以考慮為等于或接近氈橫截面中纖維的平均直徑d， 從而將有至少等于(2.5x1013) /d2的纖維/cm2的值，這里d的值按nm 給定。此外，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的氈能夠有小于纖維平均直徑 的平均分開距離，從而以上計(jì)算的橫截面密度，僅代表能夠用本發(fā)明 獲得的橫截面密度范圍內(nèi)的一個(gè)值。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，相鄰纖 維間的平均分開距離s，能夠小至10nm。表明纖維緊湊性(由于靜 電吸引)的已被觀察的纖維氈區(qū)，稍后在圖5B中出示并討論。
確實(shí)，雖然在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了 (2.5x1013)/d2的纖 維/cm2的判據(jù)，但利用本發(fā)明的電紡裝置lla和llb，不把本發(fā)明限 于只有這一密度判據(jù)。例如，(2.5xlO13)/d2的纖維/cm2的密度判據(jù)， 將隨相反極性的電紡材料獲得的平均分開距離按比例變化，在本發(fā)明中，取決于各種因素，諸如纖維材料、纖維直徑、施加的偏壓等等因
素的平均分開距離，能夠從10xd到1/10xd變化，且能夠包括所有中 間值。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，纖維是在第一和第二被電紡物質(zhì)包 括溶劑含量的區(qū)中合并的。該區(qū)包括被電紡物質(zhì)的溶劑含量小于10°/。 重量百分比的氈形成區(qū)，和/或溶劑含量大于20%重量百分比的氈形 成區(qū)，該百分比取決于聚合物和電紡在其下完成的其他條件。如果溶 劑含量小于10%重量百分比，則在合并的纖維間出現(xiàn)最小固結(jié)或不 固結(jié)。相反，如果溶劑含量大于20%重量百分比，則纖維合并和固 結(jié)在一起。推薦的是，這些區(qū)的溶劑含量小于2%重量百分比，可防 止固結(jié)，而溶劑含量大于30%重量百分比，則促進(jìn)固結(jié)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，相反極性的纖維，能夠在溶劑蒸發(fā) 和被電紡物質(zhì)不完全固結(jié)成纖維的纖維形成區(qū)中相互碰撞，從而在相 反極性纖維之間的接合處，或沿相反極性纖維之間的接合處，為纖維 的固結(jié)提供某種機(jī)構(gòu)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，收集電極置于電紡裝置lla和lib 之下。在另一個(gè)實(shí)施例中，圍繞纖維在其中相互碰撞的區(qū)，設(shè)置室或 外殼28，以控制氣體環(huán)境，如在美國(guó)專利申請(qǐng)U.S. Application Serial No. 10/819,945中所述。
按照本發(fā)明，至少兩個(gè)電紡裝置用于(i)產(chǎn)生以相反極性電荷 充電的纖維，和(ii)電紡該纖維的任何安排，都可使被電紡的纖維 能夠相互靜電吸引，產(chǎn)生本發(fā)明的纖維氈。確實(shí)，圖4畫出本發(fā)明的 另一個(gè)實(shí)施例，它至少有兩個(gè)電紡裝置lla和llb，用于產(chǎn)生有上述 性質(zhì)的纖維氈。圖4畫出，由擠出單元18a和18b電紡的物質(zhì)，在偏 離豎直方向預(yù)定角度O下彼此被引向?qū)Ψ剑拐诟稍锏睦w維相互靜 電吸引，形成纖維氈。如在前面的討論，能夠任選地設(shè)置收集電極20， 用于收集該纖維氈。
從電紡裝置lla和lib的每一擠出單元到收集電極20的距離， 最好在5到50cm的范圍，但該距離如本領(lǐng)域熟練人員所知，與環(huán)境溫度、被擠出聚合物物質(zhì)性質(zhì)、和被擠出物質(zhì)干燥速率有關(guān)。
從電紡裝置lla和llb被電紡的纖維復(fù)合物，可以相同也可以不 同。如果不同材料用作每一裝置的物質(zhì)，則纖維氈可以有沿纖維氈長(zhǎng) 度變化的化學(xué)復(fù)合物。此外，從電紡裝置lla和lib電紡的纖維的平 均直徑，可以相同也可以不同。
本發(fā)明產(chǎn)生的纖維和納米纖維，包括但不限于，丙烯腈/聚丁二 烯共聚物、纖維素、纖維素乙酯、脫乙酰殼多糖、膠原蛋白、DNA、 纖維蛋白原纖維、纖維粘連蛋白、尼龍、聚(丙烯酸)、聚(氯代苯 乙烯)、聚(二甲基硅氧烷)、聚(乙醚亞胺)、聚(乙醚砜)、聚 (丙烯酸乙酯)、聚(醋酸乙烯酯)、聚(乙基-co-醋酸乙烯酯)、 聚(環(huán)氧乙烷)、聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)、聚(乳酸-co-乙醇酸)、聚 (甲基丙烯酸)鹽、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(曱基苯乙烯)、聚 (苯乙烯磺酸)鹽、聚(苯乙烯磺基氟化物)、聚(苯乙烯-co-丙烯 腈)、聚(苯乙烯-co-丁二烯)、聚(苯乙烯-co-二乙烯苯)、聚(醋 酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(偏氟乙烯)、聚丙 烯酰胺、聚丙烯腈、聚酰胺、聚苯胺、聚苯并咪唑、聚己內(nèi)酯、聚碳 酸酯、聚二曱硅氧烷-co-聚環(huán)氧乙烷、聚醚醚酮、聚乙烯、聚乙烯亞 胺、聚酰亞胺、聚異戊二烯、聚交酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚 氨基甲酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、蛋白質(zhì)、SEBS共聚物、絲、和苯乙 烯/異戊二烯共聚物。
此外，只要兩種或更多聚合物可溶于公共溶劑，也能產(chǎn)生聚合物 的共混物。少量例子是聚(偏氟乙烯)和聚(甲基丙烯酸甲酯)共 混、聚苯乙烯和聚(乙烯甲醚)共混、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚(環(huán) 氧乙烷)共混、聚(羥丙基丙烯酸曱酯)和聚(乙烯基吡咯烷酮)共 混、聚(鞋丁酸)和聚(環(huán)氧乙烷)共混、蛋白質(zhì)和聚環(huán)氧乙烷共混、 聚乳酸和聚乙烯吡咯烷酮共混、聚苯乙烯和聚酯共混、聚酯和聚(羥 乙基甲基丙烯酸)共混、聚(環(huán)氧乙烷)和聚(甲基丙烯酸甲酯)共 混、聚(羥基苯乙烯)和聚(環(huán)氧乙烷)共混。
合適的親水性聚合物例子，包括但不限于直鏈聚(次乙亞胺)、纖維素乙酯及其他融合的纖維素、聚(羥乙基甲基丙烯酸)、聚(環(huán) 氧乙烷)、和聚乙烯吡咯烷酮。合適的至少是弱疏水性聚合物例子，
包括丙烯酸和聚酯，諸如聚(己內(nèi)酯)、聚(L-乳酸)、聚(乙醇 酸)、這些酸的類似共聚物。如Smith等人所說(shuō)明，可以任意地在無(wú) 菌條件中添加聚合物溶液。
如在本文上面建議的，其他的添加劑，可溶的或不可溶的，也可 以包括在將被電紡成纖維的液體中。最好是，這些添加劑是醫(yī)療上重 要的局部添加劑，按至少對(duì)病人的治療處理有效的量提供。該量大都 取決于添加劑的類型和傷口及病人的物理特征。但是， 一般說(shuō)，該添 加劑可以從痕跡量(按重量，每100份聚合物小于0.1份)到按重量 每100份聚合物500份或更多的量，結(jié)合到纖維中。這種治療添加劑 的例子，包括但不限于，抗微生物添加劑，諸如含銀的抗微生物附加 劑和抗微生物的多肽，止痛劑，諸如利多卡因，可溶或不可溶的抗菌 素，諸如新霉素、形成血栓的復(fù)合物，高價(jià)氮氧化物釋出復(fù)合物，諸 如斯德酮亞胺和促進(jìn)傷口愈合的NO絡(luò)合物，其他抗菌復(fù)合物、殺菌 的復(fù)合物、殺真菌的復(fù)合物、抑制菌的復(fù)合物、止痛的復(fù)合物、其他 藥物復(fù)合物、粘著的、芳香的、吸收氣味的復(fù)合物，和核酸，包括脫 氧核糖核酸，核糖核酸，核苷酸類物。
一旦各種纖維相互攙和，則形成纖維氈的種子。纖維氈41的核 心在圖5A中在核心區(qū)42畫出。纖維氈41的區(qū)42包括由對(duì)應(yīng)電紡裝 置電紡的各種纖維。但是，在核心區(qū)42形成之后，由于電紡裝置的 相對(duì)排列和它們之間收集電極的布置，從每一相應(yīng)電紡裝置來(lái)的纖 維，很少穿進(jìn)核心區(qū)42,而新的被電紡的纖維，開始在核心區(qū)42的 每一側(cè)上積累，即分別在區(qū)40和44中積累。因此，每一區(qū)40和44 主要包括由最接近核心區(qū)42該側(cè)的電紡裝置保有的物質(zhì)所產(chǎn)生的纖 維。如果電紡裝置繼續(xù)電紡纖維，則少量新的被電紡的纖維能夠穿透 區(qū)40、 42、和44，從而分別在區(qū)40和44上形成新的區(qū)38和46。新 形成的區(qū)38和46幾乎僅僅包括每一相應(yīng)電紡裝置所電紡的纖維。
圖5B表明氈核心區(qū)42中形成的纖維的SEM顯微照片。圖5B中粗的纖維，是用二甲基酰胺中22.5%的聚苯乙烯獲得的，而細(xì)的 纖維則用二甲基酰胺/二氯甲烷(20/80 )中20%的聚己內(nèi)酯獲得。圖 5B中所示SEM顯微照片，表示氈中纖維的平面圖。
圖5C-5E示意畫出當(dāng)氈中平面圖(i)靠近氈的一側(cè)(見圖5C) 時(shí)，(ii)基本上離氈兩側(cè)等距離(見圖5D)時(shí)，和(iii)靠近氈的 另一側(cè)(見圖5E)時(shí)，氈的平面圖中纖維分布的變化。氈的兩側(cè)， 由形成后的那些暴露表面被圖2所示裝置進(jìn)行電紡處理期間形成的最 后纖維定義。圖5C表明，第一纖維密度高于第二纖維，而圖5E表明 這些密度顛倒。圖5C-5E所示第一和第二纖維以不同的粗細(xì)表示。但 是，圖中纖維的粗細(xì)，用意是區(qū)分兩種纖維，而不是把氈的纖維限于 不同粗細(xì)的纖維。換句話說(shuō)，圖5C-5E中所示兩種纖維，可以是相同 粗細(xì)但不同化學(xué)組分的纖維。
現(xiàn)在回頭參考圖5A，在區(qū)38、 40、 44、和46中，被相對(duì)的電 紡裝置電紡的纖維，不如區(qū)42那樣猛烈攙和，且能夠降低或抑制這 些區(qū)。例如，使用圖2所示裝置，能夠產(chǎn)生這樣的纖維氈，它只有一 個(gè)如區(qū)42的區(qū)，作為從相應(yīng)電紡裝置來(lái)的纖維相互作用和攙和，不 穿透纖維氈。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用于收集納米纖維的金屬框架，能 夠設(shè)計(jì)成連續(xù)地或間歇地旋轉(zhuǎn)，以獲得高度互相穿透或互相交叉的纖 維氈，和/或產(chǎn)生第一和第二纖維均勻分布的氈。換句話說(shuō)，如果旋轉(zhuǎn) 金屬框架，最好是使金屬框架各部分暴露于第一電紡裝置，然后暴露 于第二電紡裝置，可以降低上述氈的平面圖中纖維密度的變化。因此， 氈中的層不僅一層位于另 一層的上部，而在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 是在層的邊界互相穿透。
例如，在該實(shí)施例中，能夠旋轉(zhuǎn)圖2所示收集器20，從而起旋 轉(zhuǎn)收集器的作用。更具體說(shuō)，能夠圍繞所示豎直軸旋轉(zhuǎn)收集器20，逐 漸把收集器20的一側(cè)暴露于來(lái)自電紡裝置lla的纖維，然后把同一 側(cè)暴露于來(lái)自電紡裝置lib的纖維。
或者，圖4中的收集器20可以圍繞圖示豎直軸旋轉(zhuǎn)，相繼地把上部收集器的四分之一暴露于來(lái)自電紡裝置22a的纖維，然后把同一 四分之一暴露于來(lái)自電紡裝置22b的纖維。
如在美國(guó)申請(qǐng)U.S. Application Serial No. 10/819,945中所公開 的，控制擠出單元18周圍的氣體環(huán)境，可以就納米纖維直徑分布方 面和產(chǎn)生更小直徑納米纖維方面，改進(jìn)被電紡的纖維的質(zhì)量。例如， 通過(guò)修改擠出單元18周圍氣體環(huán)境的電性質(zhì)，可以提高加于擠出單 元的電壓，改進(jìn)對(duì)從擠出單元18噴出液體的拉力。尤其是，把氣體 注入包圍電紡裝置的外殼，似乎降低包圍擠出單元尖的放電電暈的出 現(xiàn)(該電暈會(huì)中斷電紡過(guò)程)，從而允許在增強(qiáng)靜電力的更高電壓下 工作。此外，注入帶負(fù)電的氣體，可以降低纖維的Rayldgh不穩(wěn)定區(qū) 中放電的可能性，從而在該處理?xiàng)l件下，增強(qiáng)對(duì)纖維的拉伸力和牽引 力。但是，擠出單元18周圍氣體環(huán)境的控制，是為了增強(qiáng)靜電力和 纖維的牽引力而實(shí)施的。
如在圖2中所示，通過(guò)對(duì)室28底部的液體池30的維護(hù)，借助改 變室28和/或溶劑池30的溫度，能夠控制電紡環(huán)境周圍空間中存在的 溶劑蒸氣量，從而控制電紡環(huán)境的氣體空間中溶劑的分壓。可供選擇 地，能夠用流量控制器34來(lái)控制氣體物質(zhì)的流量速率，這些氣體物 質(zhì)從氣體源32送至抽出纖維的纖維。
此外，控制外殼中的氣氛，以便至少改變第一并第二被電紡物質(zhì) 的溶劑蒸氣速率和該氣氛的電阻之一。液體池30的液體，例如包括 至少如下之一二甲基酰胺、甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、氯 苯、三氯甲烷、四氯化碳、氯苯、氯乙腈、二硫化碳、二甲基亞砜、 曱苯、笨、苯乙烯、乙腈、四氬呋喃、丙酮、丁酮、對(duì)二氧雜環(huán)己酮、 環(huán)己醇、環(huán)己烷、二氧雜環(huán)己烷、l-硝基丙烷、磷酸三丁酯、乙酸乙 酯、三氯化磷、曱醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、苯酚、二甘醇、 聚乙烯乙二醇、1，4丁二醇、水、其他酸類、其他醇類、其他鞋基酸 的酯類、其他酮類、其他酯類、其他芳香類、其他酰胺類、和其他氯 化碳?xì)浠衔?，而該流量控制?4，例如控制至少如下氣體之一的輸 送負(fù)電的氣體、離子、和高能粒子。氣體源至少包括如下源之一C02源、CO源、SF6源、CF4源、N20源、CCU源、CC13F源、和 CC12F2源。
圖6A更詳細(xì)地畫出電紡裝置的電極紡裝置51,它與美國(guó)申請(qǐng) U.S. Application Serial No. 10/819,942中公開的紡頭類似。圖6A畫出 的電紡裝置51產(chǎn)生電場(chǎng)12，該電場(chǎng)使電紡媒質(zhì)14擠出。電場(chǎng)12被 電極36引導(dǎo)，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)形成在外殼22壁中的擠出單元18，在 該外殼中封閉著溶液14。外殼22和擠出單元18的細(xì)部，在美國(guó)申請(qǐng) U.S. Serial No. 10/819,425中給出，該申請(qǐng)前面已經(jīng)供參考引用。夕卜殼 22由絕緣材料或電可透過(guò)材料制成。擠出單元18對(duì)著電極36設(shè)在外 殼22壁中，在擠出單元18和電極36之間定義空間38。外殼22通過(guò) 管路40與電紡媒質(zhì)14的源42連通。電極20和36的各種可能排列、 這些電極間的距離、擠出單元的各種構(gòu)造及它們的材料、擠出單元的 尺寸、和加于擠出單元的電壓，都在美國(guó)專利申請(qǐng)U.S. Application Serial No. 10/819,942中公開。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電紡裝置 lla和llb是作為電紡裝置51構(gòu)造的。
作為本發(fā)明的工藝的示例。下面給出非限制性的例子，以表明用 于纖維的聚合物和溶劑的選擇，擠出單元的尖的直徑，收集器的材料， 溶劑泵浦速率，電場(chǎng)，和纖維的極性
例I
分子量為1050 kg/mol的聚(次乙亞胺)溶液，用于第一纖維， 而分子量為100kg/mol的聚(己內(nèi)酯)溶液，用于第二纖維， 二甲基酰胺(DMF)溶劑用于第一和第二纖維兩者， 擠出單元的尖的直徑，對(duì)兩種纖維都是1000 pm， Al環(huán)作成的收集器，
向擠出單元的聚合物溶液提供0.5到1.0 ml/hr的泵浦速率， 氣體流量速率在0.5到50 lpm的范圍， 用于電紡第一和第二纖維的電場(chǎng)強(qiáng)度為2 kV/cm， 對(duì)第一纖維用正的極性，對(duì)第二纖維用負(fù)的極性，和 擠出單元的尖到收集器之間的間隙距離為17.5 cm。
把以上物質(zhì)用于電紡并使用以上條件，獲得第一纖維材料不同于 第二纖維材料的氈。得到的纖維直徑取決于若干變數(shù)，并對(duì)給定的一 組變數(shù)，也從一種聚合物到另一種聚合物變化。本例還代表親水性纖 維和疏水性纖維氈。
例II
分子量為1050 kg/mol的聚苯乙烯溶液，用于第一纖維，而分子 量為2000 kg/mol的聚苯乙烯溶液，用于第二纖維，
二甲基酰胺DMF溶劑用于第一和第二纖維兩者，
擠出單元的尖的直徑，對(duì)兩種纖維都是1000 jLiin，
Al環(huán)作成的收集器，
向擠出單元的聚合物溶液提供0.5到1.0 ml/hr的泵浦速率，
氣體流量速率在0.5到50 lpm的范圍，
用于電紡第一纖維的電場(chǎng)強(qiáng)度為2 kV/cm，
用于電紡第二纖維的電場(chǎng)強(qiáng)度為5kV/cm，
對(duì)第一纖維用正的極性，對(duì)第二纖維用負(fù)的極性，和
擠出單元的尖到收集器之間的間隙距離為17.5 cm。 得到的纖維氈，包括有第一平均直徑的第一纖維和第二平均直徑 的第二纖維，該第二平均直徑不同于第一平均直徑。在本演示的例子 中，電紡媒質(zhì)的分子量特征和電場(chǎng)，影響得到的纖維直徑的大小，施 加于擠出第一纖維的擠出單元的電場(chǎng)，是2kV/cm，而施加于擠出第 二纖維的擠出單元的電場(chǎng)，是5kV/cm。
此外，在一個(gè)實(shí)施例中，能夠把粒子注入電紡裝置的纖維抽出區(qū)， 產(chǎn)生部分地嵌入粒子的纖維。粒子能夠在與上述那些纖維電紡條件類 似的條件下注入。例如，圖2、 6B、和7A畫出粒子傳送裝置50，它 把粒子向纖維形成區(qū)傳送，使被傳送的粒子與至少第一種和第二種被 電紡物質(zhì)之一碰撞并組合，形成有粒子附著的纖維。例如，圖2畫出 粒子傳送裝置50，它把粒子向纖維形成區(qū)傳送，使被傳送的粒子與至 少第 一種和第二種被電紡物質(zhì)之一碰撞并組合，形成包括該種粒子的 纖維。粒子傳送裝置50可以包括粒子引導(dǎo)裝置52，用于把粒子引進(jìn) 纖維形成區(qū)的一部分。粒子傳送裝置50可以至少包括噴霧器和霧化 器之一。粒子傳送裝置50可以有構(gòu)造成使粒子準(zhǔn)直的準(zhǔn)直器56。粒 子傳送裝置50還可以有粒子源58、與粒子源58的輸出連通的氣體載 運(yùn)體源60、和構(gòu)造成能調(diào)整氣體載運(yùn)體源的氣流的流量調(diào)整器62。 允許進(jìn)入室28的粒子速度，因而依賴于調(diào)整器62的氣流。在圖2沒 有出示的一個(gè)實(shí)施例中，粒子傳送裝置50可以整個(gè)地被電噴涂裝置 取代，該電噴涂裝置與電紡裝置lla和llb類似。取代粒子傳送裝置 50的電噴涂裝置，能夠代替粒子傳送裝置50輸送上面討論的材料。 這樣，能夠在電噴涂裝置附近使用氣體媒質(zhì)(見圖6A，流量控制器 34和氣體源32)，以影響被電噴涂的粒子。粒子傳送裝置50能夠與 電噴涂裝置并行工作，也能夠在沒有電噴涂裝置下工作。
粒子傳送裝置50可以輸送至少如下材料之一金屬材料、有機(jī) 復(fù)合物、氧化物材料、半導(dǎo)體材料、電致發(fā)光材料、磷光材料、醫(yī)療 復(fù)合物、和生物材料。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的粒子傳送裝置50，可以是Collision噴霧 器，它把懸浮的納米粒子送進(jìn)第一載運(yùn)體(如載運(yùn)體氣體)，形成氣 懸體。該Collision噴霧器可與擴(kuò)散干燥器連接，在把粒子氣懸體注入 將對(duì)被擠出物質(zhì)進(jìn)行電紡的區(qū)之前，就是說(shuō)，在把粒子氣懸體注入產(chǎn) 生纖維的區(qū)之前，使痕量的水(或其他蒸氣)從氣懸體蒸發(fā)。適合本 發(fā)明的商業(yè)上可購(gòu)得的Collision噴霧器，例如可從美國(guó)麻省Waltham 的BGI買到。本發(fā)明的噴霧器能夠向被擠出物質(zhì)進(jìn)行電紡的區(qū)，提供 帶電的空氣載運(yùn)的粒子。例如，懸浮在四氯化碳中并之后在Collision 噴霧器中噴霧成納米大小的硅粒子，能夠?yàn)閷?duì)擠出物質(zhì)14進(jìn)行電 紡的區(qū)，提供要注入的硅粒子的氣懸體。粒子懸浮在載運(yùn)體流體中， 不僅能夠通過(guò)噴霧獲得，還可以通過(guò)霧化、濃縮、干燥分散、電噴涂、 或其他本領(lǐng)域熟知的技術(shù)獲得。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)粒子傳送裝置50提供的粒子，用與電紡 媒質(zhì)充電的電荷相反的電荷充電，不僅促進(jìn)粒子與纖維的吸引，還往 往防止粒子在沉積在纖維上時(shí)的相互合并。換句話說(shuō)，因?yàn)榱Ｗ佑邢?同的電荷，粒子往往彼此排斥，并互相分開地粘著在纖維上。此外， 通過(guò)使粒子帶上與纖維電荷相反的電荷，由于粒子和纖維間的電吸 引，能夠使更多的粒子與纖維相互作用。因此，使粒子帶上與纖維電 荷相反的電荷的處理，能夠在粒子與纖維間得到高的碰撞率。
本發(fā)明的本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在被電紡材料完全干燥之前， 使提供的粒子與被電紡材料碰撞，粒子能夠粘附在纖維上。但是，在 該材料已經(jīng)干燥而仍能陷入本發(fā)明的纖維氈中之后， 一些粒子可能與 被電紡材料相互作用。
包括在本發(fā)明纖維氈中的粒子，能夠由各種各樣的材料組成，這 些材料包括，但不限于，藥物學(xué)材料、聚合物材料、生物物質(zhì)材料、 陶瓷材料、和金屬材料。即使不與聚合物溶液混合的粒子，也能夠包括在本發(fā)明的纖維氈中。本發(fā)明中被傳送的粒子，直徑最好在5納米 到100納米范圍，也可以大到數(shù)^t米(如l-5nm)的直徑。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，粒子可以由電噴涂裝置提供。借助電 噴涂，電噴涂的材料被充電到高的電勢(shì)，然后被電噴涂裝置的尖的高 電場(chǎng)排斥。由于材料粒子上高的電荷，被排斥的電噴涂粒子形成帶電 的粒子霧。
在本實(shí)施例中，構(gòu)成粒子傳送裝置50的電噴涂裝置，被放置在 電紡裝置lla擠出單元18的一側(cè)，用于提供指向圖6B所示水平路徑 的粒子，不過(guò)也可以使用其他方向。雖然也可以使用其他方向，但電 紡裝置lla構(gòu)造成能提供指向豎直路徑的纖維，使纖維的路徑與粒子 的路徑相交，如在圖6B中所示?？晒┻x擇地，室28可以圍繞擠出單 元18放置。
在另一個(gè)實(shí)施例中，粒子傳送裝置50和電紡裝置lla能夠按水 平排列放置，如圖7A所示。這樣，纖維和粒子兩者沿水平方向排斥， 進(jìn)入室28，纖維和粒子被收集電極20收集，該收集電極20可以豎直 放置，如圖所示，如果粒子傳送裝置50和電紡裝置lla都指向豎直 方向，則收集電極20也可以水平放置。
圖7B是本發(fā)明制成的粒子/纖維合成物。在制備圖7B所示的粒子/纖維合成物中，保持在(~20kV，但有不同極性)的電噴涂噴嘴 和電紡頭，被相互面對(duì)地建立起來(lái)，彼此在十字形的玻璃室中分開 15-30 cm的距離。在其他的實(shí)驗(yàn)中，電紡是沿豎直方向進(jìn)行的(如上 所述)，而電噴涂是相對(duì)豎直方向成直角，在離電紡針的尖9-15 cm 的距離上進(jìn)行的。
紡頭的針和噴涂頭的針之間距離，是受控制的。如果該距離太近， 纖維往往被吸引并沉積在噴涂頭上。如果該距離分開得太遠(yuǎn)，被噴涂
的粒子將不適合粘附在納米纖維上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上面給定的范圍是適 當(dāng)?shù)模景l(fā)明不受此限制，且其他的距離對(duì)本發(fā)明也是合適的。
圖7B中的粒子，是由二氧化碳?xì)夥障露燃淄橹械腜CL(聚己 內(nèi)酯)，以電噴涂1% (w/w)該聚合物制成。把該聚合物溶液以每 小時(shí)0.5ml的流率泵浦進(jìn)不銹鋼皮下注射針(規(guī)格25)。該針連接到 20 kV電源的負(fù)端。
圖7B中的纖維是聚苯乙烯，它是用相同的25規(guī)格的不銹鋼針， 由DMF中的25% (w/w)溶液電紡的。該聚合物進(jìn)入針的流量速率 被控制在每小時(shí)0.5 ml。該針連接到20 kV電源的正端。
在室的底部使用地極板，并用于收集有形成的粒子產(chǎn)物附著的納 米纖維。
其他電紡裝置，例如圖2中的電紡裝置lla和llb，可以與圖6B 和7A中的電紡裝置lla—道使用，以便產(chǎn)生包含附著粒子的多組分 纖維氈(如上所述)。
圖8是流程圖，畫出本發(fā)明的一種方法。在步驟810，在第一電 極性下把第一種物質(zhì)電紡成第一纖維。步驟820，是在第二電極性下 把第二種物質(zhì)電紡成第二纖維。步驟830，是把已被電紡的第一和第 二纖維合并，形成纖維氈。但是，圖8沒有暗示，步驟810和820只 能是按順序的。事實(shí)上，按照本發(fā)明的步驟810和820,能夠同時(shí)執(zhí) 行，也能夠按形成的氈需要的特征依次起作用。
該方法可供選擇地包括，提供有不同化學(xué)組分的第一種和第二種 物質(zhì)。該方法也包括提供相同化學(xué)組分或材料的第一種和第二種物質(zhì)。因此，該方法能夠在纖維氈中產(chǎn)生相同或不同化學(xué)組分或材料的 第一和第二纖維。此外，該方法能產(chǎn)生其中包含相同或不同平均直徑 纖維的纖維氈。
另外，通過(guò)例如兩個(gè)電紡裝置lla和llb電紡相同或不同的纖維， 能夠獲得包括附著粒子的粒子/纖維氈合成物，該纖維氈有(2.5xl013) /W的纖維/cn^的橫截面密度(同前)。
步驟830是合并，該合并可供選擇地包括利用在該已電紡的第 一和第二纖維上的相反電荷，使第一種和第二種物質(zhì)已電紡的纖維靜 電吸引；和在第一和第二已電紡纖維包含溶劑含量的區(qū)中，組合該第 一和第二已電紡纖維。第一和第二纖維的合并，包括在第一和第二已 電紡纖維的溶劑含量足夠低的區(qū)中，組合第一和第二纖維，以防止纖 維相互粘附，也可以在第一和第二已電紡纖維的溶劑含量足夠高的區(qū) 中，組合第一和笫二纖維，以獲得粘附并產(chǎn)生第一和第二纖維的部分 共混，對(duì)每種聚合物和溶劑的組合，該溶液含量是可變的，且最好在 20到80%重量百分比之間。
可供選擇地，該方法可以控制被電紡的第一和第二纖維附近的氣 氛，以便至少調(diào)整第一并第二纖維的溶劑蒸發(fā)速率和該氣氛的電阻之 一。氣氛的控制，能夠通過(guò)向氣氛提供液體蒸氣壓達(dá)到，和/或控制包 含該液體的蒸氣池容器的溫度達(dá)到。該蒸氣包括，例如，至少如下的 蒸氣之一二曱基酰胺、甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、氯苯、 三氯甲烷、四氯化碳、氯苯、氯乙腈、二硫化碳、二曱基亞砜、甲苯、 苯、苯乙烯、乙腈、四氬吠喃、丙酮、丁酮、對(duì)二氧雜環(huán)己酮、環(huán)己 醇、環(huán)己烷、二氧雜環(huán)己烷、l-硝基丙烷、磷酸三丁酯、乙酸乙酯、 三氯化磷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、苯酚、二甘醇、聚乙 烯乙二醇、1，4丁二醇、水、其他酸類、其他醇類、其他羥基酸的酯 類、其他酮類、其他酯類、其他芳香類、其他酰胺類、和其他氯化碳 氫化合物。該氣氛的控制，可以包括提供至少如下氣體之一的輸送 負(fù)電的氣體、非負(fù)電的氣體、離子、和高能粒子，而該輸送至少包括 輸送如下氣體之一C02、 CO、 SF6、 CF4、 N20、 CC14、 CC13F、和CC12F2。
該方法可以包括在收集電極上收集第一和第二纖維，而該收集電 極可供選擇地至少包括環(huán)、網(wǎng)格、鉤、絲網(wǎng)之一。該收集電極可以是 接地的電極。
笫一電極性下的電紡和第二電極性下的電紡，可以包括沿相反方 向彼此相向地抽出第一和第二纖維，且該方法可以包括，在其壁中安 裝有擠出單元的艙室中，儲(chǔ)藏至少第一種和第二種物質(zhì)之一。如果有 艙室，則該方法可以包括用置于艙室內(nèi)的電極，從艙室輻射電場(chǎng)。
該方法可以提供溶劑中的第一種和第二種物質(zhì)，還可以提供有聚 合物物質(zhì)包括在溶劑中的至少第一種和第二種物質(zhì)之一。提供有聚合 物物質(zhì)的至少第一種和第二種物質(zhì)之一，包括在第一種和第二種物質(zhì) 中，提供被該溶劑溶解的不同聚合物物質(zhì)。
通過(guò)控制一個(gè)或多個(gè)電場(chǎng)、溶劑成分、聚合物類型、流量率、和 氣體環(huán)境，本實(shí)施例能夠產(chǎn)生不同直徑的纖維。對(duì)這些參數(shù)的設(shè)定信 息，電紡領(lǐng)域是公知的，例如見美國(guó)專利U.S. Patent No. 6，110，590， 以及在該專利中公開的專利參考文獻(xiàn)，在此引用其全部?jī)?nèi)容，供參考。 本發(fā)明的電紡，例如能夠由圖2所示兩個(gè)電紡裝置，電紡不同平均直 徑的纖維，該不同平均直徑由所有其他變數(shù)給出，這些變數(shù)例如包括 聚合物類型，而如果使用施加不同的電場(chǎng)，溶劑是相同的。例如，在 電紡裝置之一附近，施加10,000到100,000 V/m的電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠產(chǎn) 生平均直徑小于1 的納米纖維。再舉一例，在電紡裝置之一附近， 施加50,000到200,000 V/m的電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠產(chǎn)生平均直徑小于500 nm的納米纖維。在電紡裝置之一附近，施加150,000到400,000 V/m 的電場(chǎng)強(qiáng)度，能夠產(chǎn)生平均直徑小于100nm的納米纖維。
該方法在電紡時(shí)，能夠在被電紡的第一和第二纖維附近傳送粒 子，使粒子至少與被電紡的第一和第二纖維之一組合。使粒子與被電 紡纖維組合，如前面說(shuō)明的，最好在被電紡纖維有溶劑含量時(shí)發(fā)生。
粒子可以通過(guò)至少噴霧器、霧化器、和電噴涂裝置之一傳送。能 夠用準(zhǔn)直器使粒子準(zhǔn)直。粒子源的粒子能夠與氣體載運(yùn)體混合并運(yùn)送，例如把粒子帶進(jìn)氣體載運(yùn)體的規(guī)則流動(dòng)中。本領(lǐng)域都了解，粒子 的速度取決于氣體的流動(dòng)速率。如這里的說(shuō)明，粒子能夠用電噴涂裝 置傳送。
粒子可以是至少如下材料之一金屬材料、有機(jī)材料、氧化物材 料、半導(dǎo)體材料、電致發(fā)光材料、磷光材料、醫(yī)療復(fù)合物、和生物材
料。粒子可以是平均直徑小于500 nm的納米粒子。
合并可以把第一和第二纖維組合，產(chǎn)生纖維氈中的一個(gè)區(qū)，在該 區(qū)中，相鄰纖維的分開距離小于第一和第二纖維中一種纖維的平均直 徑，該平均直徑是沿該種纖維的長(zhǎng)度確定的。這樣，纖維氈中的區(qū)可 以有至少(2.5xl013) /d2的纖維/cm2的橫截面纖維密度，這里d是第 一和第二纖維中一種纖維的平均直徑，d的值由nm給出。
應(yīng)用
如所指出，能夠用本發(fā)明形成纖維氈，其中， 一組有第一直徑的 纖維和第二組有第二平均直徑的纖維，使第 一組起第二組機(jī)械支撐的 作用。在一個(gè)實(shí)施例中，第二組纖維包括直徑不限于但最好小于500 nm的納米纖維。
本發(fā)明的纖維氈的另一種應(yīng)用，是在醫(yī)療事故(如燒傷)中皮膚 被破壞后，用于代替人或動(dòng)物皮膚功能的醫(yī)療產(chǎn)品。已知有相當(dāng)百分 比的人，由于皮膚功能不能被任何裝置代替而因燒傷致死。皮膚的主 要功能是(i)防止外來(lái)物體穿透外部組織進(jìn)入組織，(ii)從傷口表 面除去滲出液，和(iii)能使某些流體(如水)離開組織。許多有相 同組分的纖維不能達(dá)到這兩種相反的功能。但是，由不同化學(xué)組分的 纖維構(gòu)成的纖維氈，當(dāng)纖維之一有功能(i)而另一種纖維有功能(ii) 時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)皮膚的功能。因此，模仿人類皮膚的兩種纖維，例如可 以是疏水性的和親水性的纖維。疏水性纖維至少包括如下之一聚(丙 烯酸酯)纖維、聚丁二烯纖維、聚乙烯纖維、聚三乙氧基甲烷纖維、 聚苯乙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯對(duì)苯二曱酸酯)纖維、聚砜纖 維、聚碳酸酯纖維、和聚(氯乙烯)纖維，而親水性纖維至少包括如 下之一聚(丙烯酸)纖維、聚(乙二醇)纖維、聚(乙烯醇)纖維、
聚(醋酸乙烯酯)纖維、纖維素纖維、聚(丙烯酰胺)纖維、蛋白質(zhì) 纖維、聚(乙烯基吡咯烷酮)纖維、和聚(苯乙烯磺酸鹽)纖維。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，更好的是，綜合顯示不同功能的兩種纖維類 型的氈，當(dāng)這些纖維形成氈時(shí)，氈的一個(gè)表面主要包括第一類纖維， 而另一表面的第二類纖維，在纖維氈的厚度內(nèi)有兩種纖維的逐漸混 合。氈的組分因而從纖維類型一到纖維類型二橫越氈的厚度變化。與 本發(fā)明的氈相比，綜合兩種分開紡的納米纖維層，由第一纖維和第二 纖維夾在一起構(gòu)成的氈，則要低級(jí)得多。
纖維氈的另一種應(yīng)用，是在過(guò)濾領(lǐng)域。商業(yè)上可購(gòu)得的各種過(guò)濾 器，包括用于過(guò)濾的納米粒子的納米纖維。但是，商業(yè)上可購(gòu)得的過(guò) 濾器，納米纖維對(duì)襯底缺乏良好的粘附性，納米纖維是形成在該襯底 上的。這一問題使納米纖維容易從過(guò)濾器脫離并污染媒質(zhì)。本發(fā)明的 纖維氈，解決了這個(gè)問題，因?yàn)閮煞N不同纖維有高的粘附性，還因?yàn)?纖維之一可以由粗的粗細(xì)形成，給出需要的機(jī)械強(qiáng)度，而另一纖維是 納米纖維，給出納米的過(guò)濾功能。另外，第一纖維有第一彈性模量， 而第二纖維有數(shù)倍于第一纖維彈性模量的第二彈性模量，范圍從兩倍
到20倍，最好在2到5的范圍。因此，本發(fā)明的纖維氈有良好的粘 附性和過(guò)濾功能。
借助上面的教導(dǎo)，本發(fā)明的許多修改和變化是可能的。因此應(yīng)當(dāng) 指出，除了本文專門說(shuō)明之外，在后面所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，也 可以實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括第一電紡裝置，構(gòu)造成能電紡第一種物質(zhì)的第一纖維；第二電紡裝置，構(gòu)造成能電紡第二種物質(zhì)的第二纖維；和加偏壓裝置，構(gòu)造成能以第一電極性對(duì)第一電紡裝置加偏壓，又以與第一電極性相反的第二電極性對(duì)第二電紡裝置加偏壓，為的是改善第一和第二纖維之間的吸引和合并，以便第一和第二纖維在氈形成區(qū)組合。
2. 按照權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括 外殼，構(gòu)造成能至少包圍該氈形成區(qū)；和控制裝置，構(gòu)造成能控制外殼內(nèi)的氣氛，以便至少控制第一并第 二纖維形成的溶劑的蒸發(fā)速率和外殼內(nèi)的氣氛電阻之一。
3. 按照權(quán)利要求2的設(shè)備，其中的控制裝置包括置于外殼中的蒸氣池容器，構(gòu)造成能容納液體并向外殼中的氣氛 提供該液體的蒸氣壓力。
4. 按照權(quán)利要求3的設(shè)備，其中的控制裝置包括 溫度控制器，構(gòu)造成能控制外殼內(nèi)蒸氣池容器中液體的溫度。
5. 按照權(quán)利要求4的設(shè)備，其中的蒸氣池容器被構(gòu)造成能容納 至少如下之一二甲基酰胺、甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、氯 苯、三氯甲烷、四氯化碳、氯苯、氯乙腈、二硫化碳、二曱基亞砜、 甲苯、苯、苯乙烯、乙腈、四氯吹喃、丙酮、丁酮、對(duì)二氧雜環(huán)己酮、 環(huán)己醇、環(huán)己烷、二氧雜環(huán)己烷、l-硝基丙烷、磷酸三丁酯、乙酸乙 酯、三氯化磷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、苯酚、二甘醇、 聚乙烯乙二醇、1，4丁二醇、水、其他酸類、其他醇類、其他羥基酸 的酯類、其他酮類、其他酯類、其他芳香類、其他酰胺類、和其他氯 化碳?xì)寤衔铩?br>
6. 按照權(quán)利要求2的設(shè)備，其中的控制裝置包括 氣體源，構(gòu)造成能向外殼供應(yīng)氣體物質(zhì)。
7. 按照權(quán)利要求6的設(shè)備，其中的氣體源包括 流量控制器，構(gòu)造成能控制向外殼供應(yīng)氣體物質(zhì)的流量速率。
8. 按照權(quán)利要求6的設(shè)備，其中的氣體源包括 至少如下源之一負(fù)電的氣體源、非負(fù)電的氣體源、離子源、和高能粒子源。
9. 按照權(quán)利要求6的設(shè)備，其中的氣體源包括 至少如下源之一C02源、CO源、SFs源、CF4源、N20源、CCLj源、CCbF源、和CCl2F2源。
10. 按照權(quán)利要求2的設(shè)備，其中的控制裝置，被構(gòu)造成能在所 述氈形成區(qū)中，從0%到80%重量百分比控制第一和第二纖維的溶 劑含量。
11. 按照權(quán)利要求10的設(shè)備，其中的控制裝置，被構(gòu)造成能在 所迷氈形成區(qū)中，把第一和第二纖維的溶劑含量控制到小于2%重量 百分比。
12. 按照權(quán)利要求10的設(shè)備，其中的控制裝置，被構(gòu)造成能在 所述氈形成區(qū)中，把第一和第二纖維的溶劑含量控制在20到30%重 量百分比之間。
13. 按照權(quán)利要求10的設(shè)備，其中的控制裝置，被構(gòu)造成能在 所迷氈形成區(qū)中，把第一和第二纖維的溶劑含量控制在20和80%重 量百分比之間。
14. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中第一和第二電紡裝置，被構(gòu)造成能對(duì)第一和第二種物質(zhì)同一種材 料進(jìn)行電紡，或?qū)Φ谝缓偷诙N物質(zhì)不同種材料進(jìn)行電紡。
15. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中 第一電紡裝置包括第一擠出單元； 第二電紡裝置包括第二擠出單元；和 該設(shè)備還包括第一和第二擠出單元附近的氣體罩。
16. 按照權(quán)利要求15的設(shè)備，還包括連接到氣體軍的氣體源，用于供應(yīng)至少如下氣體之一負(fù)電的氣體、非負(fù)電的氣體、電離的氣體、非電離的氣體、和高能粒子。
17. 按照權(quán)利要求16的設(shè)備，其中的氣體源包括 至少如下源之一C02源、CO源、SF6源、CF4源、N20源、CCU源、CCl3F源、和CChF2源。
18. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，還包括置于氈形成區(qū)中的收集電極，并構(gòu)造成能收集第一和第二纖維。
19. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，還包括置于氈形成區(qū)中的收集電極，并構(gòu)造成能繞第一電紡裝置和第二 電紡裝置之間的軸旋轉(zhuǎn)。
20. 按照權(quán)利要求18的設(shè)備，其中的收集電極包括 至少環(huán)、網(wǎng)格、鉤、絲網(wǎng)之一。
21. 按照權(quán)利要求18的設(shè)備，其中的收集電極包括 接地的電極。
22. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中 第一電紡裝置包括第一擠出單元； 第二電紡裝置包括第二擠出單元；和該加偏壓裝置包括與第一和第二擠出單元連接的電源，以便使第 一和第二擠出單元有相反的電極性。
23. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中 第一電紡裝置包括第一擠出單元； 第二電紡裝置包括第二擠出單元；和該加偏壓裝置包括與第一擠出單元連接的第一電源，和與第二擠 出單元連接的第二電源。
24. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中的第一電紡裝置包括其中存儲(chǔ)第一種物質(zhì)的艙室；和 安裝在艙室壁中的多個(gè)擠出單元。
25. 按照權(quán)利要求24的設(shè)備，還包括 艙室中的電極，并構(gòu)造成能把電場(chǎng)輻射進(jìn)所述氈形成區(qū)。
26. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中的加偏壓裝置包括電源，構(gòu)造成能至少在第一和第二電紡裝置之一附近，提供10,000到100,000 V/m的電場(chǎng)，以產(chǎn)生沿纖維長(zhǎng)度平均直徑小于1 μm的納米纖維。
27. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中的加偏壓裝置包括電源，構(gòu)造成能至少在第一和第二電紡裝置之一附近，提供 50,000到200,000 V/m的電場(chǎng)，以產(chǎn)生沿纖維長(zhǎng)度平均直徑小于500 nm的納米纖維。
28. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，其中的加偏壓裝置包括電源，構(gòu)造成能至少在第一和第二電紡裝置之一附近，提供 150,000到400,000 V/m的電場(chǎng)，以產(chǎn)生沿纖維長(zhǎng)度平均直徑小于100 nm的納米纖維。
29. 按照權(quán)利要求l的設(shè)備，還包括粒子傳送裝置，構(gòu)造成能在第一和第二電紡裝置附近輸送粒子。
30. 按照權(quán)利要求29的設(shè)備，其中的粒子傳送置包括 至少噴霧器、霧化器、和電噴涂裝置之一。
31. 按照權(quán)利要求29的設(shè)備，其中的粒子傳送置包括 粒子源，該粒子源至少包含如下源之一金屬材料源、有機(jī)材料源、氧化物材料源、半導(dǎo)體材料源、電致發(fā)光材料源、磷光材料源、 醫(yī)療復(fù)合物源、和生物材料源。
32. —種纖維氈，包括 許多混雜的第一和第二纖維；和包含所述許多混雜的第一和第二纖維并有至少(2.5x10 to the 13th power) /d2的 纖維/cm2的橫截面纖維密度第一區(qū)，這里d的值按nm給定，小于500 nm，并由該氈橫截面中的第一和第二纖維直徑的平均構(gòu)成。
33. 按照權(quán)利要求32的氈，其中所述混雜的第一和第二纖維， 有小于d的平均分開距離。
34. 按照權(quán)利要求32的氈，其中的第一纖維包括不同于第二纖 維的材料。
35. 按照權(quán)利要求32的氈，其中的第一纖維有第一彈性模量，而第二纖維有至少是第一彈性模量?jī)杀兜牡诙椥阅Ａ俊?br>
36. 按照權(quán)利要求35的氈，其中的第一纖維包括不同于第二纖 維的材料。
37. 按照權(quán)利要求35的氈，其中的第二彈性模量至少是第一彈 性模量的五倍。
38. 按照權(quán)利要求37的氈，其中的第一纖維包括不同于第二纖 維的材料。
39. 按照權(quán)利要求34的氈，其中的第一纖維包括疏水性纖維， 而第二纖維包括親水性纖維。
40. 按照權(quán)利要求39的氈，其中的疏水性纖維包括至少如下纖 維之一聚(丙烯酸酯)纖維、聚丁二烯纖維、聚乙烯纖維、聚三乙 氧基甲烷纖維、聚苯乙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯) 纖維、聚砜纖維、聚碳酸酯纖維、和聚(氯乙烯)纖維。
41. 按照權(quán)利要求39的氈，其中的親水性纖維包括至少如下纖 維之一聚(丙烯酸)纖維、聚(乙二醇)纖維、聚(乙烯醇)纖維、 聚(醋酸乙烯酯)纖維、纖維素纖維、聚(丙烯酰胺)纖維、蛋白質(zhì) 纖維、聚(乙烯基吡咯烷酮)纖維、和聚(苯乙烯磺酸鹽)纖維。
42. 按照權(quán)利要求32的氈，其中的第一纖維沿其長(zhǎng)度有第一平 均直徑，而第二纖維沿其長(zhǎng)度有不同于第一平均直徑的第二平均直 徑。
43. 按照權(quán)利要求42的氈，其中的第一平均直徑小于10 μm， 而第二平均直徑小于500 nm。
44. 按照權(quán)利要求42的氈，其中的第一平均直徑小于1 μm，而 第二平均直徑小于100 nm。
45. 按照權(quán)利要求32的氈，其中的第一區(qū)包括在該區(qū)中，沿氈的預(yù)定方向，第一纖維在數(shù)量上相對(duì)于第二纖維 的數(shù)量變化。
46. 按照權(quán)利要求45的氈，其中，第一纖維對(duì)第二纖維的相對(duì) 數(shù)量，沿該預(yù)定方向變化。
47. 按照權(quán)利要求46的氈，其中的第一纖維，包括不同于第二 纖維的材料。
48. 按照權(quán)利要求47的氈，其中，第一纖維對(duì)第二纖維的相對(duì) 數(shù)量，沿該預(yù)定方向線性地變化。
49. 按照權(quán)利要求46的氈，其中，第一纖維沿其長(zhǎng)度的平均直 徑，不同于第二纖維的平均直徑。
50. 按照權(quán)利要求49的氈，其中，第一纖維對(duì)第二纖維的相對(duì) 數(shù)量，沿該預(yù)定方向線性地變化。
51. 按照權(quán)利要求32的氈，還包括 第一纖維多于第二纖維的第二區(qū)；和 第二纖維多于第一纖維的第三區(qū)。
52. 按照權(quán)利要求51的氈，其中 所述第二區(qū)的第一纖維，包括疏水性纖維；和 所述第三區(qū)的第二纖維，包括親水性纖維。
53. 按照權(quán)利要求51的氈，其中所述第二區(qū)的第一纖維，沿其長(zhǎng)度的平均直徑小于10nm;和 所述第三區(qū)的第二纖維，沿其長(zhǎng)度的平均直徑小于500 nm。
54. 按照權(quán)利要求51的氈，其中所述第二區(qū)的第一纖維，沿其長(zhǎng)度的平均直徑小于1 和 所述第三區(qū)的第二纖維，沿其長(zhǎng)度的平均直徑小于100 nm。
55. 按照權(quán)利要求32的氈，其中的第一和第二纖維包括相同的材料。
56. 按照權(quán)利要求32的氈，其中的第一和第二纖維有相同的平 均直徑。
57. 按照權(quán)利要求32的氈，還包括 包含在氈中的粒子。
58. 按照權(quán)利要求57的氈，其中的粒子至少包括如下材料之一 金屬材料、有機(jī)材料、氧化物材料、半導(dǎo)體材料、電致發(fā)光材料、磷 光材料、醫(yī)療復(fù)合物、和生物材料。
59. —種形成纖維氈的方法，包括 在笫一電極性下，電紡第一種物質(zhì)的第一纖維； 在與第一電極性相反極性的第二電極性下，電紡第二種物質(zhì)的第二纖維；和合并已被電紡的第一和第二纖維，形成纖維氈。
60. 按照權(quán)利要求59的方法，其中在第一電極性下的電紡，包括以第 一 電極性對(duì)包含第 一種物質(zhì)的擠出單元加偏壓。
61. 按照權(quán)利要求59的方法，還包括 提供不同化學(xué)組分的第一種和第二種物質(zhì)材料。
62. 按照權(quán)利要求59的方法，其中的合并包括 使第一和第二纖維相互靜電吸引。
63. 按照權(quán)利要求59的方法，還包括控制已被電紡的第一和第二纖維附近的氣氛，以便至少調(diào)整第一 并第二纖維的溶劑蒸發(fā)速率和氣氛電阻之一。
64. 按照權(quán)利要求63的方法，其中對(duì)氣氛的控制包括 在壓力下向附近提供蒸氣。
65. 按照權(quán)利要求64的方法，其中在壓力下提供蒸氣，包括 控制待蒸發(fā)的液體的溫度。
66. 按照權(quán)利要求65的方法，其中液體溫度的控制，包括 控制至少如下液體之一的溫度二甲基酰胺、甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、氯苯、三氯曱烷、四氯化碳、氯苯、氯乙腈、二硫 化碳、二甲基亞砜、甲苯、苯、苯乙烯、乙腈、四氫呋喃、丙酮、丁 酮、對(duì)二氧雜環(huán)己酮、環(huán)己醇、環(huán)己烷、二氧雜環(huán)己烷、l-硝基丙烷、 磷酸三丁酯、乙酸乙酯、三氯化磷、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二 醇、苯酚、二甘醇、聚乙烯乙二醇、1，4丁二醇、水、其他酸類、其 他醇類、其他羥基酸的酯類、其他酮類、其他酯類、其他芳香類、其 他酰胺類、和其他氯化碳?xì)浠衔铩?br>
67. 按照權(quán)利要求63的方法，其中對(duì)氣氛的控制，包括至少提供如下氣體源之一的負(fù)電的氣體源、非負(fù)電的氣體源、 電離氣體源、非電離氣體源、和高能粒子源。
68. 按照權(quán)利要求63的方法，其中對(duì)氣氛的控制，包括 輸送至少如下氣體之一C02、 CO、 SF6、 CF4、 N20、 CC14、CC13F、和CChF2。
69. 按照權(quán)利要求63的方法，其中對(duì)氣氛的控制，包括 在所述氈形成區(qū)中，從0%到80%重量百分比控制第一和第二纖維的溶劑含量。
70. 按照權(quán)利要求69的方法，其中第一和第二纖維的合并，包括把溶劑含量小于2%重量百分比的第一和第二纖維組合成纖維。
71. 按照權(quán)利要求69的方法，其中第一和第二纖維的合并，包括把溶劑含量在20到30%重量百分比之間的第一和第二纖維組 合成纖維。
72. 按照權(quán)利要求69的方法，其中第一和笫二纖維的合并，包括把溶劑含量在20到80%重量百分比之間的第一和第二纖維組合成纖維。
73. 按照權(quán)利要求59的方法，還包括 在收集電極上收集第一和第二纖維。
74. 按照權(quán)利要求59的方法，還包括在繞第一電紡裝置和第二電紡裝置之間的軸旋轉(zhuǎn)的收集電極上， 收集第一和第二纖維。
75. 按照權(quán)利要求73的方法，其中的收集包括 至少在環(huán)、網(wǎng)格、鉤、絲網(wǎng)之一上，收集第一和第二纖維。
76. 按照權(quán)利要求73的方法，其中的收集包括 在接地電極上，收集第一和第二纖維。
77. 按照權(quán)利要求59的方法，其中的電紡步驟包括 沿彼此相向的相對(duì)方向，抽出第一和第二纖維。
78. 按照權(quán)利要求59的方法，還包括把至少第一種和第二種物質(zhì)之一，存儲(chǔ)在有擠出單元安裝在其壁上的艙室中。
79. 按照權(quán)利要求78的方法，還包括用置于艙室內(nèi)的電極，從艙室輻射電場(chǎng)。
80. 按照權(quán)利要求59的方法，還包括在第一溶劑中提供第一種物質(zhì)；和在第二溶劑中提供第二種物質(zhì)。
81. 按照權(quán)利要求80的方法，還包括作為至少第一種和第二種物質(zhì)之一，在第一和第二溶劑之一中提 供聚合的復(fù)合物。
82. 按照權(quán)利要求80的方法，包括為第一和第二溶劑提供公共的溶劑或不同的溶劑。
83. 按照權(quán)利要求59的方法，其中的電紡步驟包括 電紡沿纖維長(zhǎng)度有不同平均直徑的纖維。
84. 按照權(quán)利要求59的方法，其中至少一個(gè)電紡步驟包括 在至少第一電紡裝置和第二電紡裝置之一的附近，施加10,000到100,000 V/m的電場(chǎng)強(qiáng)度，以產(chǎn)生沿其長(zhǎng)度平均直徑小于1 μm的 納米纖維。
85. 按照權(quán)利要求59的方法，其中至少一個(gè)電紡步驟包括 在至少第一電紡裝置和第二電紡裝置之一的附近，施加50,000到200,000 V/m的電場(chǎng)強(qiáng)度，以產(chǎn)生沿其長(zhǎng)度平均直徑小于500 nm 的納米纖維。
86. 按照權(quán)利要求59的方法，其中至少一個(gè)電紡步驟包括 在至少第一電紡裝置和第二電紡裝置之一的附近，施加150,000到400,000 V/m的電場(chǎng)強(qiáng)度，以產(chǎn)生沿其長(zhǎng)度平均直徑小于100 nm 的納米纖維。
87. 按照權(quán)利要求59的方法，還包括 把粒子傳送到已被電紡的第一和第二纖維附近。
88. 按照權(quán)利要求87的方法，還包括 把粒子與至少已被電紡的第一和第二纖維之一組合。
89. 按照權(quán)利要求87的方法，其中的傳送包括 當(dāng)至少第一和第二纖維之一包括溶劑含量時(shí)，把粒子與至少已被電紡的第一和笫二纖維之一組合。
90. 按照權(quán)利要求87的方法，其中的傳送包括 傳送由至少噴霧器、霧化器、和電噴涂裝置之一形成的粒子。
91. 按照權(quán)利要求87的方法，其中的傳送包括 提供粒子源；把該源的粒子與氣體栽運(yùn)體混雜；和 使粒子在該氣體栽運(yùn)體的規(guī)則流動(dòng)中被帶走。
92. 按照權(quán)利要求87的方法，其中的傳送包括 提供至少包括如下粒子之一金屬材料粒子、有機(jī)材料粒子、氧化物粒子、半導(dǎo)體材料粒子、電致發(fā)光材料粒子、磷光材料粒子、藥 物復(fù)合物粒子、和生物材料粒子。
93. 按照權(quán)利要求92的方法，其中提供粒子包括 提供平均直徑小于500 nm的納米粒子。
94. 按照權(quán)利要求87的方法，其中的傳送包括 電噴涂由第三種物質(zhì)形成的所述粒子。
95. 按照權(quán)利要求59的方法，其中至少一個(gè)電紡步驟包括 電紡沿纖維長(zhǎng)度有平均直徑小于1 |im的納米纖維。
96. 按照權(quán)利要求59的方法，其中至少一個(gè)電紡步驟包括 電紡沿纖維長(zhǎng)度有平均直徑小于500 nm的納米纖維。
97. 按照權(quán)利要求59的方法，其中至少一個(gè)電紡步驟包括 電紡沿纖維長(zhǎng)度有平均直徑小于100 nm的納米纖維。
98. 按照權(quán)利要求59的方法，其中的合并包括 組合第一和第二纖維，產(chǎn)生纖維氈中的一個(gè)區(qū)，在該區(qū)中，相鄰纖維分開的距離，小于第一和第二纖維的平均直徑d。
99. 按照權(quán)利要求59的方法，其中的合并包括 組合笫一和第二纖維，產(chǎn)生纖維氈中的一個(gè)區(qū)，在該區(qū)中，第一和笫二纖維有至少(2.5x1013) /^的纖維/ 112的橫截面纖維密度，這 里d按nm給定，并由該氈橫截面中的第一和第二纖維直徑的平均構(gòu) 成。
100. —種復(fù)合過(guò)濾器，包括許多定義復(fù)合混雜纖維的被混雜的第一和第二纖維；和該復(fù)合混雜纖維有至少(2.5x1013) /d2的纖維/cm2的橫截面纖維 密度，這里d按nm給定，并由該過(guò)濾器橫截面中的第一和第二纖維 直徑的平均構(gòu)成。
101. —種皮膚代用物，包括由許多親水性纖維和疏水性纖維構(gòu)成的膜，這些纖維混雜而形成 復(fù)合混雜纖維；該復(fù)合混雜纖維有至少(2.5x1013) /(12的纖維/ 112的橫截面纖維 密度，這里d按nm給定，并由該皮膚代用物橫截面中的第一和第二 纖維直徑的平均構(gòu)成。
102. —種過(guò)濾媒質(zhì)，包括許多定義復(fù)合混雜納米纖維的被混雜的第一和第二納米纖維；和 該復(fù)合混雜納米纖維有至少(2.5x1013) /(12的纖維/(^12的橫截面纖維密度，這里d的值按nm給定，并由該媒質(zhì)橫截面中的第一和第二纖維直徑的平均構(gòu)成。
103. 按照權(quán)利要求102的氈，其中的第一納米纖維包括不同于 第二納米纖維材料的材料。
104. 按照權(quán)利要求102的氈，其中的第一納米纖維有第一彈性 模量，而第二納米纖維有至少是第一彈性模量?jī)杀兜牡诙椥阅Ａ俊?br>
105. 按照權(quán)利要求102的氈，其中的第一納米纖維包括不同于 第二納米纖維材料的材料。
106. —種形成纖維的設(shè)備，包括 電紡裝置，它包括擠出單元，并構(gòu)造成能對(duì)從擠出單元到纖維抽出區(qū)移動(dòng)，離開擠出單元的纖維基本材料進(jìn)行電紡；和粒子傳送裝置，它構(gòu)造成能向纖維抽出區(qū)傳送粒子，以使:帔傳送粒子與已被電紡的纖維基本材料碰撞并組合，形成所述纖維。
107. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，還包括 包圍電紡裝置、粒子傳送裝置、和纖維抽出區(qū)的外殼。
108. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，其中的電紡裝置包括第一縱向 軸，而粒子傳送裝置包括第二縱向軸，該第二縱向軸與第一縱向軸在 纖維抽出區(qū)相交。
109. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，其中的粒子傳送裝置包括 至少噴霧器、霧化器、和電噴涂裝置之一。
110. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，其中的粒子傳送裝置包括 粒子源；和與粒子源輸出粒子連通的氣體載運(yùn)體源。
111. 按照權(quán)利要求110的設(shè)備，其中的粒子源包括 至少如下粒子之一金屬材料粒子、有機(jī)材料粒子、氧化物粒子、半導(dǎo)體材料粒子、電致發(fā)光材料粒子、磷光材料粒子、藥物復(fù)合物粒 子、和生物材料粒子。
112. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，其中的粒子源包括 有粒子懸浮其中的液體；和干燥器，構(gòu)造成能接收從液體排出的粒子并使之干燥。
113. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，還包括加偏壓裝置，構(gòu)造成能以第一電極性對(duì)電紡裝置加偏壓，并能以 第二電極性對(duì)粒子傳送裝置加偏壓，該第二電極性與第一電極性符號(hào) 相反。
114. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，其中的粒子傳送裝置包括 納米粒子源，構(gòu)造成能傳送平均直徑小于1 jam的粒子。
115. 按照權(quán)利要求106的設(shè)備，其中的粒子傳送裝置包括 納米粒子源，構(gòu)造成能傳送平均直徑小于100 nm的粒子。
116. —種形成纖維的方法，包括 向電紡裝置的擠出單元提供纖維基本材料； 對(duì)從擠出單元進(jìn)入纖維抽出區(qū)移動(dòng)，離開擠出單元的纖維基本材料進(jìn)行電紡；和把粒子傳送進(jìn)纖維抽出區(qū)，以便在纖維形成期間，使粒子與已被 電紡的纖維基本材料碰撞并組合。
117. 按照權(quán)利要求116的方法，其中的電紡包括，向電紡裝置 施加第一電勢(shì)，而傳送粒子包括使粒子帶電至笫二電勢(shì)，該第二電勢(shì) 與第 一 電極性有相反極性。
118. 按照權(quán)利要求116的方法，其中傳送粒子包括 從至少噴霧器、霧化器、和電噴涂裝置之一輸送粒子。
119，按照權(quán)利要求116的方法，其中傳送粒子包括 傳送平均直徑小于1 nm的粒子。
120. 按照權(quán)利要求116的方法，其中傳送粒子包括 傳送平均直徑小于100 nm的粒子。
121. 按照權(quán)利要求116的方法，其中傳送粒子包括 傳送至少如下粒子之一金屬材料粒子、有機(jī)材料粒子、氧化物粒子、半導(dǎo)體材料粒子、電致發(fā)光材料粒子、磷光材料粒子、藥物復(fù) 合物粒子、和生物材料粒子。
122. —種復(fù)合纖維氈，包括 許多相互結(jié)合的纖維；和沿至少該許多纖維之一的長(zhǎng)度，直接粘附于至少該許多纖維之一 上的粒子。
123. 按照權(quán)利要求122的氈，其中的粒子是被至少該許多纖維 之一的纖維材料粘附的。
124. 按照權(quán)利要求122的氈，其中的粒子至少包括如下粒子之 一金屬材料粒子、有機(jī)材料粒子、氧化物粒子、半導(dǎo)體材料粒子、 電致發(fā)光材料粒子、磷光材料粒子、藥物復(fù)合物粒子、和生物材料粒 子。
125. 按照權(quán)利要求122的氈，其中的粒子包括被電噴涂的粒子。
126. 按照權(quán)利要求122的氈，其中至少第一和第二纖維之一， 包括至少(2.5x1013) /W的纖維/ci^的橫截面纖維密度，這里d的值 按nm給定，小于500 nm，并由該復(fù)合纖維氈橫截面中的第一和第二 纖維直徑的平均構(gòu)成。
全文摘要
一種設(shè)備和方法，其中該設(shè)備包括第一電紡裝置、第二電紡裝置、和加偏壓裝置，該第一電紡裝置構(gòu)造成能電紡第一種物質(zhì)的第一纖維，該第二電紡裝置構(gòu)造成能電紡第二種物質(zhì)的第二纖維，以便第一和第二纖維在氈形成區(qū)中組合，該加偏壓裝置構(gòu)造成能以第一電極性對(duì)第一電紡裝置加偏壓，又以與第一電極性相反的第二電極性對(duì)第二電紡裝置加偏壓，為的是改善第一和第二纖維之間的吸引和合并。該方法是在第一電極性下電紡第一物質(zhì)的第一纖維；在第二電極性下電紡第二物質(zhì)的第二纖維；和合并第一和第二纖維，形成纖維氈。
文檔編號(hào)H01G9/058GK101203927SQ200680022275
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月17日
發(fā)明者博瓦·普格布, 安東尼·L·安德拉蒂, 戴維·S·恩索爾, 特里·A·沃爾克 申請(qǐng)人:研究三角協(xié)會(huì)