(一)原理与应用
静电喷雾为通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。液体通过该方法得到分散,可以提高检测的灵敏度或者在目标表面上的涂层均匀性。液体也可以在空气中被干燥,收集到固体粉末。
在医药领域,静电喷雾能够形成雾滴带有电荷,因而可以将药物利用率提高到90%以上,并对靶标产生包抄效应,因而常用来制备敷料、药物洗脱支架。
在工业生产中,静电喷雾技术用于汽车、家电、仪表等外壳的喷涂。在半导体和电子产品的生产中也经常被用来做表面喷涂。在美容化妆领域,该技术被SK-II设计为一款粉底液Air Touch Foundation,被花王公司设计为手持式喷涂型面膜。
(二) 技术比较
从下表可以看出静电喷雾与其他技术的特点比较。
静电喷雾 | 静电纺丝 | 超声喷雾 | 气流喷雾干燥 | |
驱动原理 | 静电电场力 | 静电电场力 | 超声振动 | 高压气体 |
产物形态 | 颗粒、粉末、涂层 | 纤维、膜 | 颗粒、粉末、涂层 | 颗粒、粉末 |
产物尺度 | 小于1微米 | 小于1微米 | 大于10微米 | 几十至上百微米 |
核壳结构 | 可以 | 可以 | 不能 | 不能 |
适用体系 | 溶液、熔体 | 溶液、熔体 | 溶液 | 溶液、熔体 |
液体粘度 | <500厘泊 | 500-3000厘泊 | ≤纯水粘度 | <5000厘泊 |
涂层强度 | 高 | 低 | 中等 | 低 |
单位产能 | 中等 | 中等 | 低 | 高 |
规模化制备 | 容易 | 一般 | 难 | 容易 |
静电喷雾技术具有其他技术不具备的优势,因而近年来在各个领域占有越来越大的比例。这些优势包括:
l 节省物料,有效提高接收表面对喷雾的捕获效率。
l 流体稳定,不会因液滴污染产品表面,启停快速。
l 区域集中,调控电场参数控制喷射流的扩展范围。
l 雾化均匀,雾化产物的均匀性和雾化过程随时间的均匀性。
l 适用广泛,液体粘度、温度和组成可调控范围宽。
(三) 本公司对技术的发展
随着静电喷雾技术的优势得到越来越多的重视,它也被各行业作为一个新技术逐渐摒弃传统方案。本公司基于对静电喷雾技术的研究和目标应用场景的需求了解,在很多方面发展出了自己的技术和产品特色。这包括:
1)独立的仪器化,填补了国内空白,简化了使用者的操作,比起用户自行搭建的设备,在控制方式、运行精度、使用寿命、材质、外观等方面都具备明显的优势。
2)特别针对药物洗脱支架、光电精密涂层等领域对高精度、高稳定性的需求,逐步代替超声喷涂等传统方式。
3)静电喷雾与其他技术联用,制备多维、多组份的复合结构材料,为研发创新带来动力。比如与静电纺丝交替使用制备纳米颗粒-纤维穿插结构(苏州纳米所陈立桅教授),与微流控结合制备多组分复合的纳米颗粒和电流体。
4)静电喷雾的规模化。成功完成教育部重点项目纳米石墨烯微球的产业化制备,将静电喷雾与Lyophilized-in-Situ技术结合,实现2000个喷头的连续化微球制备,处于国际领先位置。