電紡Taylor錐及射流誘導(dǎo)行為規(guī)律研究.pdf

1、納米纖維在過(guò)濾、鋰電池隔膜、催化和微納傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)需求巨大?；陔娨簞?dòng)力學(xué)的傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)的納米纖維產(chǎn)量極低與當(dāng)前強(qiáng)勁需求矛盾巨大，且現(xiàn)有批量電紡制造技術(shù)存在效率較低、孔管易堵塞、驅(qū)動(dòng)電壓高、噴頭表面溶液易固化和難以清洗等缺陷，論文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)靜電紡絲泰勒錐形成過(guò)程及液體薄膜運(yùn)動(dòng)過(guò)程的系統(tǒng)分析，提出一種針尖誘導(dǎo)納米纖維宏量電紡方法，即強(qiáng)電場(chǎng)下針尖誘導(dǎo)水平自由液面預(yù)制泰勒錐進(jìn)而在頂端形成射流并最終實(shí)現(xiàn)納米纖維批量制備。驗(yàn)證實(shí)

2、驗(yàn)表明該技術(shù)具有驅(qū)動(dòng)電壓低、無(wú)噴射頭、易擴(kuò)展、能連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
　　利用搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展了針尖誘導(dǎo)電紡實(shí)驗(yàn)研究?？疾炝藛吾樇庹T導(dǎo)電紡過(guò)程中泰勒錐形成與變化規(guī)律，結(jié)果表明，當(dāng)施加電壓小于25kV時(shí)泰勒錐產(chǎn)生后其體積始終處于逐漸減小狀態(tài)，且存在時(shí)間少于3s;當(dāng)電壓大于40kV時(shí)泰勒錐可保持穩(wěn)定狀態(tài)且持續(xù)時(shí)間可達(dá)20s以上;利用3×10的針尖陣列誘導(dǎo)產(chǎn)生的多射流噴射時(shí)間一般少于2.2s，且易出現(xiàn)直線段射流較長(zhǎng)、射流間相互排斥問(wèn)題;探

3、索了電紡參數(shù)如電壓、溶液粘度、極板間距等對(duì)單位面積射流數(shù)目的影響規(guī)律;還探究了電極間距、電壓、溶液濃度等參數(shù)對(duì)納米纖維的影響。
　　此外，論文嘗試了一種非接觸誘導(dǎo)納米纖維批量制造技術(shù)，將一絕緣棒置于水平自由液面表面，使其在電場(chǎng)中極化引起局部電場(chǎng)增強(qiáng)并誘導(dǎo)液面形成泰勒錐及其頂部射流，當(dāng)絕緣棒移走時(shí)，在電場(chǎng)力的作用下射流被拉伸形成高速?lài)娚渖淞?，并最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米纖維。仿真結(jié)果顯示，在強(qiáng)電場(chǎng)中絕緣棒被極化后局部電場(chǎng)強(qiáng)度提高一倍，溶液流動(dòng)速