氣泡靜電紡的理論模型及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、納米纖維作為一種納米結(jié)構(gòu)材料具有傳統(tǒng)纖維無(wú)法比擬的特殊性能，在諸多領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力。與其他納米纖維制備方法相比，靜電紡絲技術(shù)是目前最直接也是最有效的方法，且具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。
　　 氣泡靜電紡技術(shù)是一種新型靜電紡絲技術(shù)。本文以高分子聚合物--聚乙烯醇為原料，利嘲氣泡靜電紡技術(shù)，從理論分析和生產(chǎn)工藝優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：首先，基于電流體力學(xué)理論，建立了氣泡處于初始狀態(tài)和臨界狀態(tài)時(shí)電場(chǎng)分

2、布情況的理論模型。為了驗(yàn)證該理論模型的適用性，本文采用了有限元分析軟件對(duì)這兩種狀態(tài)下的靜電場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。比較理論模型和數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者十分相近。利用高速相機(jī)對(duì)氣泡靜電紡的兩種狀態(tài)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)理論分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀察基本吻合。其次，分析了氣泡在靜電場(chǎng)中的形變理論，并基于氣泡和氣泡膜的成形原理，重點(diǎn)研究了電應(yīng)力作用下靜電場(chǎng)中典型氣泡的形變特征，特別是從理論上推導(dǎo)出氣泡在臨界紡絲條件下的幾何特征--臨界錐角，并對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

3、證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者具有較好的一致性。最后，采用聚乙烯醇(PVA)/乙醇+水混合溶液作為紡絲溶液進(jìn)行氣泡靜電紡納米纖維實(shí)驗(yàn)，對(duì)氣泡靜電紡工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?；谝酝?jīng)驗(yàn)，選擇PVA溶液濃度、電壓、紡絲距離作為影響因素來(lái)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，獲得了分別以減小纖維直徑和增大纖維產(chǎn)量為期望的兩組最佳組合。
　　 本文的研究對(duì)于深入認(rèn)識(shí)和了解靜電紡絲技術(shù)，特別是高分子氣泡在靜電場(chǎng)中的形變和破裂過(guò)程具有重要意義，對(duì)于設(shè)計(jì)和制造新型靜電紡絲技術(shù)和設(shè)備