熔体静电纺丝装置中内外锥面喷头电场的研究

研制了一种新型熔体静电纺丝装置,研究其纺丝喷头为内外锥面不同形状时的电场分布规律及电场对纺丝过程和纤维直径的影响。采用有限元法(ANSYS软件)模拟纺丝电场,并与实验对照分析,发现两种情况下电场分布基本相同,外锥面喷头的最大场强明显比内锥面喷头大,纤维直径也较小,同时发现纺丝距离和外加电压对电场和纤维直径有较大影响。为进一步细化纤维,对内锥面喷头装置通入热风辅助纺丝,发现纺得纤维较外锥面更细,直径在10μm以内,最小平均直径约为3μm。     

圆环状辅助电极多针头静电纺丝体系电场分布研究及Al_2O_3/ZrO_2复合纤维的制备

用Ansoft Maxwell软件模拟分析了在多针头静电纺丝装置中加入圆环状辅助电极的电场分布,并与无辅助电极时的情况相比较,考察了圆环状辅助电极在不同半径、外加电压及粗细等因素对电场的影响。利用模拟后的最佳条件制备了取向性较好、直径均匀的Al_2O_3/ZrO_2凝胶纤维。950℃空气烧结1 h后可得到致密的复合陶瓷纤维,纤维表面光滑无明显缺陷,直径在5~10μm之间。     

中空电极板对狭缝式聚合物熔体微分电纺的影响

研究了电极板中空结构对熔体微分电纺过程的影响,探讨了中空宽度对射流数量、射流间距、纤维直径及均匀性的影响。结果表明:电极板采用中空结构时纺丝模头上所产生的射流数量多于实心电极板,且可有效提高电场击穿电压,验证了中空结构的可行性;电极板采用中空结构后,纤维平均直径及直径均匀性均有明显提高,但随着中空宽度继续增加,射流数量减小,射流间距及纤维平均直径增加且直径均匀性变差,从实验研究结果可知,电极板增加中空结构可提高纺丝效果及质量,但中空宽度不宜过大。     

压电纤维复合材料极化响应电极结构优化

采用有限元软件COMSOL Mutilphysics模拟仿真,从极化电场加载的角度分析了电极结构对压电纤维复合材料(MFC)中压电纤维极化电场分布的影响,发现电极间距增大和宽度减小,有利于增大纤维中均匀活性区域,提高有效电场的加载,从而获得高压电性,同时电极间距的调控效果更为明显。实验制备MFC并进行了铁电响应和压电性能表征,结果表明:适当增大叉指电极间距和减小叉指电极宽度,能有效提高MFC的极化响应程度进而改善了其压电性能,实验结果与模拟仿真一致。     

接地电极对静电纺丝制备取向纤维的影响

通过合理简化加接地平行电极后的静电纺丝装置,利用有限元模型,借助Comsol Multiphysics 3.5a的静电场模块模拟并分析了静电纺丝过程中,平行电极参数的变化对整个电场分布的影响。同时结合实际因素,探讨了如何选择接地平行电极参数才能制备良好的平行取向纤维。通过分析比较发现:在加上接地平行电极后,电场会在基板附近产生水平方向的分量,正是这一分量使得纤维可以接地平行搭接在电极上;同时当接地平行电极间距增加时,电场水平分量将不足以促使纤维平行搭接;当电极介电常数减少时,电场水平分量也会明显减少;当接地平行电极高度增加时,水平分量亦会增加,但不利于溶剂挥发。因此结合理论分析和实际因素,需选用宽度和高度适中的金属平行电极,才容易制备高质量的平行纤维。     

有限单元法模拟微小零件电流密度分布

运用有限单元法,并结合电化学测试,研究了电场作用下阵列电极的直径及其排布方式对电流密度分布的影响。结果表明:随着阵列电极直径的增大,电流密度变小;正多边形排布的阵列电极上的电流密度分布最均匀;以其他形式排布时,越靠近几何中心的电极上的电流密度越大。     

喷头形状对离心静电纺丝电场影响的模拟分析

为研制更理想的纺丝喷头以提高离心静电纺丝效率及纺丝纤维质量,针对旋转盘式离心静电纺丝设备,使用有限元分析软件ANSYS模拟了不同形状纺丝喷头在相同加载条件下的电场分布。对现有O型喷头模拟了喷头高度、外端面直径以及喷头相对于底板高度的改变等对电场的影响,并对设计的新型E型喷头,模拟了喷头高度以及外端面弯曲程度对电场的影响。结果显示,当喷头高度值越小、外端面直径越小、距离底板越近、外端面弯曲程度越小时,喷头附近电场分布效果越理想。     

电场分布对R123沸腾换热的影响

采用6种不同电极布置方式,进行了不同电势和热流密度下的R123池沸腾换热的试验研究。通过数值分析,计算了不同电极布置下换热面上的电场强度及分布。不同的电极布置,会导致换热面上电场强度和电场均匀性两方面的变化。结合试验和电场分布的计算结果,分析了电场均匀性、电场强度、热流密度与沸腾换热效果之间的关系。结果表明,在低热流密度下,电场分布对沸腾换热影响较大;而在高热流密度下,影响较小。电水动力学（EHD）强化换热效果是电场强度和电场均匀性综合作用的结果。     

新型静电聚结器中水滴聚结特性研究

传统电脱水器采用裸电极,含水率较高时在高强电场作用下容易发生击穿现象,今设计了包覆绝缘层的高压电极并加工了新型静电聚结器,可有效避免击穿现象的发生。采用水/原油乳状液为实验介质,并利用显微高速摄像系统结合图像处理技术对水滴的聚结规律进行了观察和分析,探索了电场强度、流量、含水率等因素对水滴聚结特性的影响。结果表明:包覆绝缘层的高压电极可有效防止电击穿现象的发生,增加电场强度有助于油水分离,但高于临界场强后容易导致液滴破碎;含水率为10%、20%、30%时,最优电场强度不同,分别是372、320和204 kV m 1;含水率10%和30%乳化物液滴粒径增大倍数明显大于含水率20%的工况;电场作用时间影响液滴聚结效果,高强电场在低流量下具有很显著的作用;随着流量的增加电场作用降低,但高强电场在高流量下依然使液滴粒径明显增大。     

电极组合配置在电除尘器提效改造中的应用

电极配置是电除尘器的重要组成部分，通过实验讨论了工业中常用的6种阴极线与C480阳极板配置时的极板表面电流密度大小和分布，分析了不同电极配置形式对电场特性的影响。为改善RS线和BS线结构存在的支撑圆管“电流盲区”现象及BS线内侧芒刺对外侧芒刺电晕的抑制，提出了阴极线结构优化方案；结合三电场中试实验，给出了电除尘器前、后级电场电极配置组合应用的布置形式。电极配置组合方式优化后，电除尘器出口粉尘浓度可降低77.68%。     

熔体静电纺丝的工艺条件对纺丝纤维直径的影响

主要研究纺丝温度、纺丝电压、接收距离等参数对聚丙烯(PP)熔体静电纺丝纤维直径的影响。采用了只变一个参数,其它参数固定的常规实验方法。在实验条件范围内,随着纺丝温度的升高,纤维的平均直径逐渐减小,得到PP的最佳纺丝温度240℃。在固定电压的情况下,得到最佳接收距离7cm。在固定接收距离的情况下,随着电压的增加,电场中的喷射流熔体受到的电场力逐渐增大,得出最佳纺丝电压35kV。     

EHD强化相变换热同轴圆柱特征电极的理论分析

针对施加直流高压电场的电水动力学（EHD）强化管外沸腾换热和EHD强化管内凝结换热两种换热方式,提出了3个同轴圆柱特征电极参数,分别与最小场强电极、最小电场力电极、最小能耗电极对应.分析了3个电极参数的几何特性,结果表明,电极直径的大小,在EHD强化相变换热中起重要作用.     

电极极性影响EHD强化沸腾传热的机理

The effects of electrode polarities on EHD enhancement boiling heat transfer were investigated theoretically and experimentally based on the analysis of electric field distribution affected by superheat boundary layer and charge injection. The results showed that electric field distribution was changed by the charge induced by temperature gradients in the superheat boundary layer, but the change was independent of electrode polarities. However, when electric charge injection occurred, the electrode applied positive high voltage might generate different characteristics of charge injection from that generated by applied negative high voltage. If the electric field on the surface of heat transfer increased due to charge injection, the augmentation effects would increase. The experiments demonstrated that positive high voltage gave larger enhancement factors than negative high voltage. The experimental phenomena could be interpreted well on the basis of charge injection characteristics.     

圆筒电极抑制换热表面CaCO3污垢沉积特性研究

将一圆筒柱面电极布置在换热器入口管道处,并与高压电源正极连接,研究圆筒电极形成的非匀强电场对实验段换热表面CaCO₃污垢沉积的影响。作为对比,同时分析了平行板电极（匀强电场）作用下CaCO₃污垢沉积行为。结果表明,施加平行电极与圆筒电极均可抑制换热表面CaCO₃污垢的沉积,抑垢率随施加电压（0~5000 V）的增加呈现先升高后降低的变化趋势。当施加平行电极时,最佳抑垢电压值为1000 V,最佳抑垢率为 73.27%。当施加圆筒电极时,最佳抑垢电压为500 V,最佳抑垢率为83%。因此,施加圆筒电极具有更好的抑垢效果,同时最佳抑垢电压更低,可降低电的消耗。此外,在无电场作用时,换热表面CaCO₃晶体主要为树枝状文石结构,当施加圆筒或平行电极时,CaCO₃晶体主要为块状方解石结构。     

Piezoelectric Fibers with Uniform Internal Electrode by Co-Extrusion Process

Piezoelectric fibers with internal electrodes were fabricated by the co-extrusion process. The initial feedrods, which were composed of an outer piezoelectric PZN–PZT layer, a thin conducting PZN–PZT/Ag layer inside, and fugitive carbon black at the center, were co-extruded through a reduction die (1 mm) to form a continuous fiber. After thermal treatment and sintering, the PZN–PZT/Ag layer became the inner electrode, while the carbon black at the center was removed by oxidation to form an empty space. Three different types of fibers were produced: (i) solid fiber filled with an inner electrode, (ii) hollow fiber clad with a uniform inner electrode, and (iii) hollow fiber clad with a partial inner electrode. The piezoelectric properties of the fibers were evaluated in terms of their longitudinal strain (s₃₁) or transverse displacement. When the dimensions of the fiber were 840 μm (outer diameter) × 420 μm (inner diameter) × 40 mm (length), the longitudinal strains of the solid fiber with the inner electrode and hollow fiber clad with the uniform inner electrode were 5.25 × 10⁻⁵ and 8.5 × 10⁻⁵ m/m, respectively, under an applied voltage of 100 V (0.48 kV/mm) at a frequency of 100 Hz. For the hollow fiber clad with a partial inner electrode with the same dimensions, the transverse displacement was 80 μm under the same applied electric field.     

熔体微分静电纺PBAT纤维膜的制备工艺研究

探究了聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）熔体静电纺性能,并研究了熔体微分静电纺工艺参数与PBAT纤维性能之间的关系。结果表明,随着纺丝温度的升高,纤维直径减小,纤维直径分布呈先减小后增大的趋势;随着纺丝电压的升高,纤维直径减小且分布均匀,纤维膜力学性能逐渐提高;当纺丝距离为9 cm,纺丝温度为260 ℃,纺丝电压为45 kV时,制备的纤维细度及均匀度最佳,其直径为4.31 μm,直径分布标准差为0.76,纤维膜拉伸强度为9.9 MPa、断裂伸长率为111.2 %。     

Bubble-free electrophoretic shaping from aqueous suspension with micro point-electrode

The electrophoretic deposition (EPD) is a well-suited process for shaping compacts of nanosized powders. Aqueous suspensions are favorable for industrial application due to the high polarity of water enabling high solid loadings and for environmental reasons. Moreover, for many applications a local deposition is of interest. In this case the electric field has to be focused on a small point. This is a problematic issue when the aqueous suspension has a high electrical conductivity.The local resolution of the deposition was improved by moving both electrodes closer to each other. The limiting factor was the formation of bubbles by water electrolysis, which disturb the electric field at the electrodes. Therefore the electric field distribution of several electrode-configurations was calculated and the most suitable setup was selected. The formation of bubbles was suppressed by using unbalanced pulses of alternating voltage. Point deposits with diameter smaller than 740 μm were obtained, which were only about 1.5 times larger than the point electrode diameter. Possible applications of this technique in the future are rapid prototyping or commercial manufacturing of individual structures like those required in the dental industry.     

外加电势与电极对钢渣反应的影响

研究了密闭系统中钢渣反应的电化学本质．在本实验条件下,当钢渣界面存在电子导体以及在金属熔体与熔渣间施加有利于电子传导的外加电势时,反应速率及反应程度均得以提高．电子导体与熔体的接触面越大,反应速率越快．