静电纺丝技术是目前最有效、最直接的制备纳米纤维方法,制备得到的纳米纤维不仅具有比表面积高等特性,还有机械稳定性好、纤维连续性好等优点。其应用已涉及过滤、分离、吸声、能源、组织工程、生物医学、传感器等领域。随着纳米纤维应用领域的不断扩展,其工业化制备技术也成为了世界各国研究的热点之一。本文首先介绍了静电纺纳米纤维的形貌特征及其应用领域,回顾了静电纺丝技术的发展历史与现状,总结了目前可工业化制备纳米纤维的技术,并将其分为两个大类:多针式静电纺与无针式静电纺,同时对目前已经实现工业化生产的设备的生产能力及相关参数进行了详细介绍。在分析该两类技术利弊的基础上,认为无针式静电纺丝在工业化制备纳米纤维方面更具应用潜力。通过对无针静电纺丝技术原理与传统气泡静电纺丝原理的深入理论分析,探究了提高气泡静电纺丝技术工业化制备纳米纤维能力的可行性,并探讨了具体的可实施方案。基于此,本文提出了一种新的静电纺丝方法——新型气泡静电纺丝,根据该方法的主要思想,研制了相应的实验装置,该装置最大的创新在于将无针式静电纺的旋转式喷头与气泡静电纺的气泡发生器结合为一体。为了更直观的探究新型气泡静电纺丝装置的工业化生产潜力及纳米纤维产品的质量稳定可控性,本文从射流数量、纳米纤维的直径、纳米纤维膜的微观与宏观形貌和纳米纤维产量四个方面进行了实验探讨。实验结果表明:在新型气泡静电纺丝过程中,气泡发生器的边缘和气泡膜破裂瞬间会有大量的射流同时产生并飞向接收极板,射流的溶剂挥发,纳米纤维固化并沉积在接收极板上。在实验过程中,可以通过调节气泡发生器的旋转频率来控制单个气泡的产生频率,从而控制射流的产生速度。同时,以PVP、PVA、PES进行新型气泡静电纺丝实验,可以制备得到平均直径为255±54nm的PVA纳米纤维、平均直径为595±155nm的PES纳米纤维、平均直径为432±194nm的PVP纳米纤维。所制备得到的纳米纤维膜也具备一定的机械强力,并可以从接收极板上剥落,形成单独的纳米纤维膜片。除此,在对30%pvp、30%pes和10%的pan进行纺丝产量实验时,纳米纤维产量分别为3.05克/小时、3.15克/小时和1.2克/小时,相比单针静电纺的产量高出了10倍以上,这表明新型气泡静电纺丝在产量上具有明显优势。为了探究新型气泡静电纺丝过程中产生大量射流的机理,本文从气泡膜的静力学和动力学两方面分析了气泡膜在静电场作用下的静力学状态、气泡膜膨胀至破裂过程中产生射流并纺丝的机理、射流的运动行为。通过气泡膜的静力学分析,得到了气泡大小与其表面张力的正比例关系——气泡的直径越小,其表面张力越小,越容易在静电场的作用下发生膜失稳而破裂,从而产生射流进行纺丝。通过对新型气泡静电纺丝过程中产生射流的阶段进行实验分析,发现气泡膜破裂前、破裂瞬间、破裂后均有射流产生。其中,气泡破裂前的少量射流是从不稳定的气泡膜表面的气泡中产生的;气泡膜破裂瞬间产生的大量射流则是由气泡膜破裂形成的子气泡和撕裂的气泡膜边缘产生;气泡膜破裂后纺丝喷头顶端产生的大量射流则是由气泡破裂时覆盖于纺丝喷头上的纺丝液膜产生振动而形成的。结合质量守恒、电荷守恒、动量守恒和n-s方程,建立了新型气泡静电纺丝过程中带电射流的运动控制方程;通过将带电射流看做非牛顿流体,分析了带电射流在静电场中的运动规律。通过新型气泡静电纺丝设备制备了pvdf/zno纳米纤维膜,再结合水热合成法,制备了pvdf/zno纳米线纤维膜。在该研究中,通过sem、tem、ftir、xrd等表征手段,研究了zno纳米颗粒的制备机理、zno纳米线的生长机理。并通过控制pvdf纺丝液浓度、生长液添加成份、纺丝液中醋酸锌含量和水热合成时间来控制zno纳米线的直径和形貌、zno纳米线纤维膜的形貌。基于zno纳米线与荷叶表面凸起纳米管的形貌相似性,用与荷叶表面覆盖的低表面能物质有相似基团的油酸,对zno纳米线纤维膜进行涂层处理,仿生“荷叶效应”制备了自清洁纳米纤维膜。通过sem、ftir等表征手段发现,除了zno纳米线纤维膜的微纳米层次结构之外,油酸涂层形成的低表面能基团-ch2-和-ch3是提高zno纳米线纤维膜超疏水性的另一关键;通过研究不同zno纳米线形貌对纤维膜超疏水性的影响发现,塔尖形的zno纳米线的纤维膜相较圆柱形zno纳米线的纤维膜有更高的水接触角;通过对zno纳米线纤维膜的水接触角、水滴在平面/倾斜的纳米纤维膜表面的运动行为、自清洁性能和防水/透汽性等进行实验表征,展现了仿生“荷叶效应”制备的ZnO纳米线纤维膜在自清洁纺织品中的应用可行性。