纳米纤维片材组装体制造技术

纳米纤维片材组装体包括至少一个纳米纤维片材和用于改善该组装体内的纳米纤维片材的物理耐久性的至少一个纳米纤维栅或幅。纳米纤维片材组装体保留所述纳米纤维片材对气相物质的渗透性。这使得纳米纤维片材组装体的技术应用能够包括针对布置在气相物质中的微米或纳米级粒子的过滤器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米纤维片材组装体
本公开总体上涉及纳米纤维。具体地，本公开涉及纳米纤维片材组装体(集合体，nanofibersheetassembly)。
技术介绍
纳米纤维或碳纳米管“林(forest)”指的是彼此基本上平行地排列在基底上且基本上垂直于基底表面取向的纳米纤维或碳纳米管的阵列。纳米纤维林可通过包括如下在内的任意多种方式形成：通过将催化剂粒子放置在生长基底上生长纳米管，将基底和催化剂粒子在炉中加热，和将燃料化合物供给到经加热的催化剂和基底。纳米纤维从催化剂粒子生长(经常竖直地生长)为基本上平行的阵列。可将纳米纤维林拉制成纳米纤维的片材。
技术实现思路
示例1包括用于加工纳米纤维片材的方法，该方法包括：向悬挂的纳米纤维片材提供水和有机溶剂的溶液；和将悬挂的纳米纤维片材暴露于水和有机溶剂的溶液的液滴，其中所述暴露致使所述悬挂的纳米纤维片材的无支撑(freestanding)部分收缩。示例2包括示例1的主题，其进一步包括将经收缩的悬挂的纳米纤维片材暴露于水和另外的有机溶剂的另外的溶液的液滴，其中该另外的溶液的另外的有机溶剂的浓度比水和有机溶剂的溶液高，所述暴露导致无支撑部分的进一步收缩；和将经进一步收缩的无支撑部分暴露于包括小于2体积％水的有机溶剂的液滴。示例3包括示例2的主题，其中将悬挂的纳米纤维片材暴露于水和有机溶剂的溶液的液滴致使悬挂的纳米纤维片材收缩成具有第一直径的纳米纤维束。示例4包括示例3的主题，其中将具有第一直径的纳米纤维束暴露于所述另外的溶液的液滴致使具有第一直径的纳米纤维束进一步收缩至小于第一直径的第二直径；和将该纳米纤维束暴露于包括小于2％水的所述另外的有机溶剂的液滴致使具有第二直径的纳米纤维束收缩至小于第二直径的第三直径。示例5包括示例4的主题，其中第一直径为至少7μm且第三直径小于3μm。示例6包括前述示例任一项的主题，其中在所述暴露之前，所述纳米纤维片材在无支撑部分中包括在共同方向上对齐的多个纳米纤维而形成连续片材。示例7包括前述示例任一项的主题，其中有机溶剂为异丙醇。示例8包括前述示例任一项的主题，其中所述溶液为50体积％水和50％异丙醇。示例9包括任意示例8的主题，其中所述暴露致使所述纳米纤维片材收缩成限定平均间隙尺寸为500微米至1000微米的多个间隙的多个纳米纤维束。示例10包括示例8的主题，其中平均束直径为5μm至15μm。示例11包括前述示例任一项的主题，其中经暴露的纳米纤维片材对于波长为550nm的辐射具有至少86％的透射率。示例12包括前述示例任一项的主题，其中所述溶液进一步包括具有200nm平均直径的银纳米粒子，和其中经暴露的纳米纤维片材对于波长为550nm的辐射具有99％的透射率。示例13包括示例1-7任一项的主题，其中所述溶液为25体积％异丙醇和75体积％水。示例14包括示例1-7、13任一项的主题，其中所述暴露致使所述纳米纤维片材收缩成限定平均间隙尺寸为600μm至1800μm的多个间隙的多个纳米纤维束。示例15包括示例1-7、13、14任一项的主题，其中平均束直径为12μm至100μm。示例16包括示例1-7任一项的主题，其中所述溶液为75体积％异丙醇和25体积％水。示例17包括示例1-7、16任一项的主题，其中所述暴露致使所述纳米纤维片材收缩成限定平均间隙尺寸为100μm至250μm的多个间隙的多个纳米纤维束。示例18包括示例1-7任一项的主题，其中所述溶液为超过98％的异丙醇。示例19包括示例1-7、18任一项的主题，其中将所述纳米纤维片材暴露于所述溶液致使所述纳米纤维片材的无支撑部分的厚度收缩1000倍，同时保持连续。示例20包括示例1-7、18、19任一项的主题，其中将所述纳米纤维片材暴露于所述溶液致使所述纳米纤维片材的无支撑部分通过从厚度至少100微米致密化至厚度小于30nm而收缩，同时保持连续。示例21包括示例1-20任一项的主题，其进一步包括将纳米粒子施加到纳米纤维片材的经致密化的无支撑部分，纳米纤维片材的经致密化的无支撑部分在施加纳米粒子之后保持连续。示例22包括示例1-21任一项的主题，其中所述纳米纤维片材包括第一纳米纤维片材和第二纳米纤维片材，和进一步地，其中所述第一纳米纤维片材包括具有限定相应的多个居间间隙的多个纳米纤维束的非连续纳米纤维片材，并且第二纳米纤维片材包括布置在所述非连续纳米纤维片材上的连续纳米纤维片材。示例23包括示例22的主题，其进一步包括向非连续纳米纤维片材在与所述连续纳米纤维片材相反的一侧上施加另外的纳米纤维片材。示例24包括示例1-23任一项的主题，其中所述暴露包括将所述纳米纤维片材暴露于在环境压力和20℃至30℃提供的所述溶液的液滴。示例25包括示例1-24任一项的主题，其进一步包括在所述暴露之前将纳米粒子悬浮在所述溶液中，其中所述暴露进一步包括将纳米纤维片材暴露于包括纳米粒子的溶液。示例26包括示例1-25任一项的主题，其中所述纳米纤维片材包括包含收缩的第一无支撑部分的第一纳米纤维片材和包含收缩的第二无支撑部分的第二纳米纤维片材，并且进一步地，其中所述第一纳米纤维片材堆叠在所述第二纳米纤维片材上以使所述收缩的第一无支撑部分和所述收缩的第二无支撑部分重叠。示例27包括示例26的主题，其中第一纳米纤维片材的纳米纤维在第一方向上取向，第二纳米纤维片材的纳米纤维在与第一方向不同的第二方向上取向，由此形成堆叠的纳米纤维组装体。示例28包括示例27的主题，其中第一方向和第二方向是正交的。示例29包括前述示例任一项的主题，其进一步包括在将悬挂的纳米纤维片材暴露于水和有机溶剂的溶液之前将悬挂的纳米纤维片材暴露于纯IPA蒸气，其中将悬挂的纳米纤维片材暴露于纯IPA致使纳米纤维片材致密化而不形成间隙或束。示例30包括前述示例任一项的主题，其中将悬挂的纳米纤维片材暴露于溶液的液滴包括溶液的气溶胶。示例31包括前述示例任一项的主题，其进一步包括将纳米纤维片材的外围边缘安装到框架以形成悬挂的纳米纤维片材，所述纳米纤维片材具有与框架重叠的附接的外围边缘和在框架内的无支撑部分。示例32包括前述示例任一项的主题，其中所述溶液为纯IPA，其具有平衡量的来自环境大气中的湿气的水。示例33为用于加工纳米纤维片材的方法，该方法包括在框架中悬挂由间隙隔开且具有第一间距的至少两个纳米纤维片材；和将悬挂的纳米纤维片材暴露于溶剂的液滴，其中所述暴露致使悬挂的纳米纤维片材的无支撑部分收缩成束并以第二间距隔开。示例34包括示例33的主题，其进一步包括通过处理纳米纤维林产生至少两个纳米纤维片材带(条，strip)，所述处理包括将所述林的纳米纤维暴露于激光以形成隔开未处理的纳米纤维的第一带和未处理的纳米纤维的第二带的经处理的纳米纤维的带，其中第一带和第二带具有第一间距。示例35包括示例34的主题，其中暴露于激光的纳米纤维的带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纳米纤维组装体，其包括：/n第一纳米纤维栅，其包括第一纳米纤维束和与所述第一纳米纤维束对齐的第二纳米纤维束，所述第一纳米纤维束具有第一束平均直径并且与所述第二纳米纤维束以第一平均间距隔开，所述第一纳米纤维束的第一束平均直径对第一平均间距的比率为0.0001-0.0048；/n在所述第一纳米纤维栅上的第二纳米纤维栅，所述第二纳米纤维栅包括第三纳米纤维束，其与第四纳米纤维束对齐，所述第三纳米纤维束与所述第四纳米纤维束以第二平均间距隔开，所述第三纳米纤维束具有第二束平均直径并且具有0.0001-0.0048的第二束平均直径对第二平均间距的比率；和/n在所述第二纳米纤维栅上的纳米纤维片材，/n其中所述第一纳米纤维束和所述第三纳米纤维束之间的角度在30°和90°之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180116 US 62/617,674;20180607 US 62/681,7721.纳米纤维组装体，其包括：
第一纳米纤维栅，其包括第一纳米纤维束和与所述第一纳米纤维束对齐的第二纳米纤维束，所述第一纳米纤维束具有第一束平均直径并且与所述第二纳米纤维束以第一平均间距隔开，所述第一纳米纤维束的第一束平均直径对第一平均间距的比率为0.0001-0.0048；
在所述第一纳米纤维栅上的第二纳米纤维栅，所述第二纳米纤维栅包括第三纳米纤维束，其与第四纳米纤维束对齐，所述第三纳米纤维束与所述第四纳米纤维束以第二平均间距隔开，所述第三纳米纤维束具有第二束平均直径并且具有0.0001-0.0048的第二束平均直径对第二平均间距的比率；和
在所述第二纳米纤维栅上的纳米纤维片材，
其中所述第一纳米纤维束和所述第三纳米纤维束之间的角度在30°和90°之间。


2.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中所述第一束平均直径和所述第二束平均直径各自为2μm至11μm。


3.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中所述第一平均间距和所述第二平均间距的一个或多个为950μm至2400μm。


4.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中：
所述第一平均间距和所述第二平均间距的一个或多个为935μm至975μm；和
所述第一束平均直径和所述第二束平均直径的一个或多个为1.8μm至2.0μm。


5.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中所述第一平均间距和所述第二平均间距为1mm至2mm。


6.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中法向投射穿过所述纳米纤维组装体的且波长为10nm至125nm的辐射的透射率大于90％。


7.如权利要求6所述的纳米纤维组装体，其中所述辐射以100瓦特至250瓦特的功率透射。


8.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中所透射的波长为10nm至125nm的辐射的强度在长度为100mm且宽度为150mm的纳米纤维组装体面积上的3σ偏差小于0.5。


9.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中法向投射穿过所述纳米纤维组装体且波长为13.5nm的辐射的透射率大于90％。


10.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中波长为13.5nm的辐射的镜面散射小于1％。


11.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中所述纳米纤维组装体具有90mm至110mm的长度和140mm至155mm的宽度。


12.如权利要求11所述的纳米纤维组装体，进一步包括附着到所述纳米纤维组装体的周界的框架。


13.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，进一步包括布置在所述第一纳米纤维束、所述第二纳米纤维束、所述第三纳米纤维束和所述第四纳米纤维束内的银纳米粒子，所述银纳米粒子具有50nm或更小的直径。


14.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，进一步包括由在所述第一纳米纤维栅上的所述第二纳米纤维栅限定的具有10μm至25μm尺寸的间隙。


15.如权利要求1所述的纳米纤维组装体，其中波长为550nm的辐射穿过所述纳米纤维组装体的透射率为至少86％。


16.如权利要求15所述的纳米纤维组装体，进一步包括具有100nm至250nm平均直径的银纳米粒子，和其中所述纳米纤维组装体对于波长为550nm的辐射具有99％的透射率。


17.用于加工纳米纤维片材的方法，该方法包括：
向悬挂的纳米纤维片材提供水和有机溶剂的溶液；和
将所述悬挂的纳米纤维片材暴露于所述水和有机溶剂的溶液的液滴，其中所述暴露致使所述悬挂的纳米纤维片材的无支撑部分收缩。


18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：
将经收缩的悬挂的纳米纤维片材暴露于水和另外的有机溶剂的另外的溶液的液滴，其中所述另外的溶液的所述另外的有机溶剂的浓度比所述水和有机溶剂的溶液高，该暴露导致所述无支撑部分的进一步收缩；和
将经进一步收缩的无支撑部分暴露于包括小于2体积％水的有机溶剂的液滴。


19.如权利要求18所述的方法，其中将悬挂的纳米纤维片材暴露于水和另外的有机溶剂的溶液的液滴致使所述悬挂的纳米纤维片材收缩成具有第一直径的纳米纤维束。


20.如权利要求19所述的方法，其中：
将具有第一直径的纳米纤维束暴露于所述另外的溶液的液滴致使所述具有第一直径的纳米纤维束进一步收缩至小于所述第一直径的第二直径；和
将所述纳米纤维束暴露于包括小于2％水的另外的有机溶剂的液滴致使具有第二直径的纳米纤维束收缩至小于所述第二直径的第三直径。


21.如权利要求20所述的方法，其中所述第一直径为至少7μm且所述第三直径为小于3μm。


22.如权利要求17所述的方法，其中在所述暴露之前，所述悬挂的纳米纤维片材在所述无支撑部分中包括在共同方向上对齐的多个纳米纤维而形成连续片材。


23.如权利要求17所述的方法，其中所述有机溶剂为异丙醇。


24.如权利要求23所述的方法，其中所述溶液为50体积％水和50％异丙醇。


25.如权利要求24所述的方法，其中所述暴露致使所述悬挂的纳米纤维片材收缩成多个纳米纤维束，所述多个纳米纤维束限定平均间隙尺寸为500微米至1000微米的多个间隙。


26.如权利要求24所述的方法，其中平均束直径为5μm至15μm。


27.如权利要求24所述的方法，其中经暴露的纳米纤维片材对于波长为550nm的辐射具有至少86％的透射率。


28.如权利要求24所述的方法，其中所述溶液进一步包括平均直径为200nm的银纳米粒子，和其中经暴露的纳米纤维片材对于波长为550nm的辐射具有99％的透射率。


29.如权利要求23所述的方法，其中所述溶液为25体积％异丙醇和75体积％水。


30.如权利要求29所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：C黄，
申请(专利权)人：琳得科美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US