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天然蚕丝作为纺织纤维在服饰中的应用已经有几千年的历史,蚕丝线做手术缝合线也已经有很长的历史,而丝素蛋白(SF)作为一种天然蚕丝中的天然高分子蛋白质分子,其在生物领域中也表现出极大的应用潜力。近年研究发现,再生丝素蛋白(RSF)作为对组织无毒、无副作用的生物材料,表现出良好的透气性、透湿性和亲水性,且其应用形式也十分多样,如纤维、膜、纳米球等。如今,RSF已经在生物医用材料的应用中得到了国内外研究者的高度重视。本文在以前的研究基础上,首先采用自制的改进气泡静电纺丝装置(MBE)批量制备了再生丝素蛋白/十二烷基苯磺酸钠(RSF/SDBS)纳米纤维;接着对MBE纺丝装置进行了改进,开发了改进的自由液面静电纺丝装置(MFSE1),批量制备了再生丝素蛋白/羟丙基甲基纤维素(RSF/HPMC)纳米纤维,并对这两种纳米纤维进行了表征及细胞相容性比较;最后,为了进一步提高纳米纤维的制备效率,开发了三种自由液面静电纺丝装置,即改进的自由液面静电纺丝装置(MFSE)、斜切面自由液面静电纺丝装置(OSFSE)和球切面自由液面静电纺丝装置(SSFSE),并采用Maxwell 3D分别对上述四种装置纺丝过程中的电场分布进行了数值模拟,比较和研究了它们的纺丝机理,同时实验研究了这四种纺丝装置批量制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的纺丝效果,并验证了数值模拟结果。具体内容如下:(1)应用MBE批量制备了 RSF/SDBS纳米纤维,研究了 SDBS和RSF浓度对纺丝溶液性质及制得的纳米纤维形貌、性能和产量的影响,并分析了气体流量对产品质量和产量的影响。结果表明,SDBS的添加提高了 RSF溶液的可纺性,而气体流量的减小则提高了纳米纤维的质量和产量。当RSF浓度为10wt%,SDBS浓度为0.1wt%,气体流量为50m3/h时,最大产率可达3.10g/h。(2)对MBE纺丝装置进行了改进,开发了 MFSE1,并使用该装置批量制备了RSF/HPMC纳米纤维,研究了 RSF和HPMC的质量比及纺丝电压对纳米纤维形貌、性能和产量的影响。结果表明,随着HPMC含量的增加,RSF/HPMC纳米纤维膜的机械性能和亲水性有所提高,但其产量有所下降;而随着纺丝电压的增加,纳米纤维的产量增加。当RSF与HPMC质量比为7:1,纺丝电压为61kV时,获得的纳米纤维的质量和产量相对最好。此外,基于人脐静脉内皮细胞的细胞显微照片和细胞活力测试结果,发现质量比为7:1的RSF/HPMC纳米纤维膜具有良好的细胞相容性。(3)使用Maxwell 3D对MBE,MFSE,OSFSE和SSFSE四种装置纺丝过程中的电场分布进行了数值模拟,比较和研究了它们的纺丝机理,同时实验研究了这四种纺丝装置批量制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的纺丝效果,并验证了数值模拟结果。研究结果表明,自由液面静电纺装置纺丝过程中电场的分布对纺丝效果具有重要的影响,且这四种纺丝装置均可用于高产量制备纳米纤维,其中SSFSE的纺丝效果最佳,所制备的PAN纳米纤维质量和产量最高。