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什么是纳米纤维？顾名思义，纳米纤维就是指直径在纳米尺度（1 nm = 1×10 -9 m）且具有一定长径比的线状材料。那么纳米纤维究竟有多细呢？由纳米纤维与头发丝的对比图（图1-1）可知，纳米纤维的直径可细至头发丝的千分之一。狭义上讲，纳米纤维的直径介于1～100 nm之间，但广义上讲，直径低于1000 nm的纤维均可称为纳米纤维。
图1-1 纳米纤维与头发丝的对比图
相较于普通纤维，纳米纤维到底有何特点才让其成为各类热门研究追捧对象的呢？由纳米纤维所构成的片状织物具有孔隙率高、比表面积大、表面能和活性高等特点，同时还具有纳米材料的一些特殊性质，比如由量子尺寸效应和宏观量子隧道效应带来的特殊的电学、磁学、光学性质。
随着纳米纤维材料在各领域应用技术的不断发展，纳米纤维的制备技术也得到了进一步开发与创新。到目前为止，纳米纤维的制备方法主要包括化学法、相分离法、自组装法和纺丝加工法等。而纺丝加工法被认为是规模化制备高聚物纳米纤维最有前景的方法，主要包括静电纺丝法（图1-2）、双组分复合纺丝法、熔喷法和激光拉伸法等。静电纺丝法是指将带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动并发生形变，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，得到纤维状物质，因其操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。
图1-2 静电纺丝
纳米纤维独特的性能使其在膜材料、过滤介质、催化剂、电子产品、生物制品、复合增强材料等领域拥有巨大的市场潜力。
纳米纤维复合制品具有阻隔高渗透悬浮粒子的性能，可大大提高过滤效率（图1-3）。作为气相、液态的过滤或分离介质，可在制药、实验室、医院、食品、化学及化妆品工业中使用，也可用于制作防化服或生物战地服装。将单丝直径为250 nm，厚度约1μm的静电纺纳米纤维网片与纺黏非织造布复合，纺黏组分承载了过滤介质的机械性能，而纳米纤网组分使复合产品的过滤性能明显提高；将纳米纤维网片与湿法成型的纤维素纤维非织造布复合，用于引擎系统的清洁过滤，可去除直径为0.7～70μm的粒子。此类复合产品可以选用常规PET或PA非织造布产品作为复合组分。
图1-3 纳米纤维复合材料过滤原理
纳米纤维可用于人造血管、药物输送材料等。如图1-4所示，在做组织工程支架材料时，其作用是提供传导性能和结构支撑，并改进支架的多孔性；在药品封装中使用，可控制活性组分的传输。纳米纤维材料还是烧伤病人理想的包扎绷带。在卫生领域，纳米纤维广泛应用于揩布、纸巾等个人护理产品中。
图1-4 纳米纤维在组织工程支架中的应用
纳米纤维较小的纤维直径使其材料具有孔径小、比表面积大、质轻、孔隙率高等优势，从而可使声波与材料的有效接触面积增大，较多的声能通过空气黏滞、热传导、纤维振动、摩擦等作用转化为机械能或热能损耗，因此可作为吸音材料，如Revolution Fibres公司Phonix的吸音材料（图1-5），应用于汽车、航空、建筑、音乐厅、剧院、电影院以及体育馆等设施中。
图1-5 纳米纤维在吸音材料中的应用
将纳米纤维应用于增强材料中，可提高产品的抗裂性能。如可利用碳化硅纳米纤维作为增强体制备陶瓷基复合材料，不仅可以避免膨胀系数失配等缺陷，其超高的长径比、出色的弹性模量、极高的弯曲强度，提高了陶瓷基复合材料的抗弯强度和断裂韧性。纳米纤维在复合增强材料中的应用，如图1-6所示。
图1-6 纳米纤维在复合增强材料中的应用
纳米技术的发展，为传感器提供了优良的纳米敏感材料，与传统的传感器相比，纳米传感器尺寸小、敏感性高、应用领域广，基于纳米技术制作也极大地丰富了传感器的基础理论。其中纳米纤维由于其吸附力强，生物兼容性好、催化效率高、便于从反应体系中分离等性能，在传感器技术中得到广泛重视并应用。纳米纤维的引入大幅提高了传感器检测灵敏度，缩短响应时间，使仪器向微型化发展成为可能。