多针尖诱导批量电纺实验研究

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纳米纤维在生物医学、能源、空气及水体过滤等领域有着极大的潜在应用价值,近年来成为纳米科学领域的关注热点,实现纳米纤维的批量化制造是其获得工业化应用的关键。静电纺丝是生产纳米纤维的重要方法,以其结构简单,工艺可控性好,制备成本低廉等优势,成为最具工业化生产潜力的纳米纤维制造技术之一。本文通过介绍近年来的批量电纺方法和典型批量静电纺丝商业化设备的发展现状,对比分析了各电纺方法存在的优缺点以及制约纳米纤维批量制造设备发展的重要因素,提出需基于多针尖诱导批量电纺方法,研发出具有自主知识产权且具备工业化发展潜力的纳米纤维批量制造系统。  设计研发一套多种电纺参数可调的多针尖诱导批量电纺系统,在该系统上进行实验研究。通过实时观测设备记录分析射流的形成过程,得出多针尖诱导电纺中射流的运动规律。研究不同溶液浓度、针尖数量条件下电源输出功率的变化规律。  研究分析探针间距、诱导周期、电极间距、电纺电压、溶液浓度等参数对纳米纤维产量及直径的影响规律,优化电纺实验参数,并且通过实验评价多针尖诱导批量电纺系统纤维的沉积均匀性。实验结果表明使用多针尖诱导批量电纺系统进行电纺,纳米纤维的产量能够达到传统电纺的390倍,纤维的沉积重量误差范围在0.84%-24.7%之间,设计的多针尖诱导批量电纺系统具有良好的纤维沉积均匀性。
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