双喷头系统静电纺丝实验模拟

静电纺丝法是制备纳米纤维最重要的途径之一.近年来国内开始了对多喷头静电纺丝性能的研究,但对其电场理论的研究却很少.本文拟以ANSYS有限元分析软件分析双喷头系统两喷丝管的局部电场,以便研究双喷头系统的纺丝过程及其不稳定性,为静电纺丝多喷头的设计及其产业化的应用提供理论依据.1实验1.1材料与仪器试剂:聚氨酯(PU,韩国采购,化学纯),丙酮(中国上海试剂总厂,分析纯),DMAc(上海凌峰化学试剂有限公司,分析纯).     

静电纺丝的模式

针对现阶段存在的静电纺丝模式进行了归纳与分析,其中常规纺丝模式包括 “点-板”、“线-板”、“板-板”静电纺丝;高效纺丝模式包括“多喷头”、“无喷头”静电纺丝;特殊纺丝模式包括“同轴”、“近电场”、 “离心”静电纺丝。对各模式的纺丝特点、技术优缺点、适用性等技术进展情况进行了总结,可为静电纺丝新模式的发展提供参考。     

流体微分静电纺丝喷头设计的研究进展

随着纳米技术的发展,作为可制备纳米纤维的静电纺丝技术也受到越来越多关注。由于传统毛细管喷头生产效率极低,使纳米纤维产业化制造受到限制,而自发形成密集射流的微分喷头结构这一新型构想恰好解决了纳米纤维产量低的问题。本文就流体微分静电纺丝喷头不同结构设计的基本原理和研究进展进行综述,为进一步研制新型流体微分静电纺丝喷头和纳米纤维产业化制造提供参考。     

多射流静电纺丝技术的研究现状

摘 要 静电纺丝法是一种经济而又有效的制备纳米纤维的方法。随着纳米纤维应用前景越来越广阔,静电纺丝法制备纳米纤维现已成为国内外的研究热点。但由于传统单喷头静电纺丝的生产率极低,限制了静电纺纳米纤维的产业化应用,因此,提高静电纺纳米纤维生产率成为静电纺丝技术中最为重要的研究课题,而多射流静电纺丝法是解决此问题的的一个有效途径。本文综述介绍了多种有针和无针多射流静电纺丝方法,并分析比较了各种方法的优劣,为进一步研制与开发静电纺纳米纤维的产业化生产设备与方法提供了参考。     

平行排列多喷头静电纺丝机纺丝状态及纤维结构

以聚砜为溶质,DMF/丙酮(质量比9∶1)作为溶剂,从接收效率、纺丝稳定性及扫描电子显微镜(SEM)观察得到的纤维的形态结构、成丝均匀性,探究了单喷和多喷时,喷头呈平行排列的静电纺丝机的纺丝状态和纺丝效果。研究结果表明:在单喷头纺丝系统下,溶液的质量分数、纺丝电压和纺丝线速度对纤维的形态结构影响较大;在多喷头情况下,电场存在一定的不均匀,导致各喷头不能同时稳定地纺丝;由于电场强度的衰减,多喷头时必须采用高于单喷头的纺丝电压才能进行正常的纺丝。     

功能性纤维的静电纳米纺丝技术(一)

静电纺丝是目前制备纳米级纤维的一种新技术,已成为纳米技术研究领域的一个新热点.简述了静电纺丝技术制备纳米纤维的基本原理,阐述了各国研究者近年来按不同喷头类型和接收形式设计的静电纺丝装置.随着纳米技术的不断发展,静电纺纳米纤维应用越趋广泛,重点介绍了目前静电纺纤维在生物和医学、过滤、纺织品、传感器、自清洁和催化载体、能源与光磁等领域的应用状况.     

多曲面喷头静电纺射流形成机制与成膜特性

为实现微纳米纤维的批量化制备,研究了一种新型多曲面喷头静电纺丝装置。利用ANSYS Maxwell 3D仿真软件模拟多曲面喷头的电场强度分布,探究了自由液面射流形成的理论公式。通过多曲面喷头制备了不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)微纳米纤维膜,并借助扫描电子显微镜等对纳米纤维膜的形貌及产量进行表征。结果表明:喷头曲面顶部电场强度最大,高聚物液体易产生波动不稳定现象,当电场力大于液体表面张力时将打破平衡状态,从而产生多股射流;通过该静电纺丝装置获得了光滑无串珠的PAN微纳米纤维,其直径随PAN质量分数的增加而增加,且产量是传统单针头的103倍。     

辅助电极作用下双喷头静电纺丝电场及射流受力分析

 双喷头静电纺丝过程中,喷头间电场相互干扰,带有相同电荷的两条射流相互排斥,使得纺丝连续性下降且纤网分布不均匀。本文通过在两喷头处各装有相同形状的圆锥形辅助电极来降低电场间的干扰,实验表明,装有圆锥形辅助电极的双喷头静电纺丝射流连续性好,纤网分布均匀且纤维直径更细。最后通过Ansoft Maxwell 3D电磁场分析软件对静电纺丝电场进行建模仿真,并模拟射流受力,从而进一步阐明辅助电极屏蔽电场的作用。     

静电纺丝法制备超吸水纤维的研究

介绍了静电纺丝的装置及原理 ,对影响静电纺丝工艺的参数 (如溶液浓度、纺丝电压、固化距离、喷头孔径等 )进行了研究 ;通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察了所制得超吸水纤维的形态结构 ,对纤维的吸水性能进行了测试     

静电纺丝技术包埋生物活性物质用于食品活性包装的研究进展

静电纺丝技术作为一种非热加工技术,对生物活性物质的影响较小,是食品加工领域最具研究潜力的技术之一。随着静电纺丝技术的不断发展,近年来利用静电纺丝技术包埋生物活性物质用于食品活性包装的研究越来越多。本文首先概述了静电纺丝技术的工作原理、分类和影响纳米纤维形成的因素;其次,介绍了基于静电纺丝技术的食品活性包装分类;最后,综述了以天然生物聚合物和合成聚合物为基质包埋生物活性物质的纳米纤维膜及其应用于食品活性包装的研究进展,并进一步分析了基于静电纺丝技术的食品活性包装前景和未来发展重点。     

静电纺丝法宏量制备纳米纤维的研究进展

针对静电纺丝纳米纤维宏量制备过程中的技术问题,系统介绍了近年来国内外提高静电纺产量的最新进展、关键方法与核心技术。围绕多针头和无针头 2 大类宏量制备技术,具体介绍了多种宏量制备方法的原理、结构和特点,从产业应用和学术研究的角度分别对其进行比较,深入分析涉及到的多种宏量制备技术和装置的优缺点,以期推动静电纺丝法制备纳米纤维的产业化和多功能纳米纤维的深入研究。分析表明,无针头类静电纺丝具有电场均匀、产量高等优点,将是静电纺纳米纤维宏量制备技术发展的主要方向,但无针头类静电纺丝的机制、模拟和产业化应用仍需深入研究。     

批量制备静电纺有序纳米纤维的研究进展

静电纺丝是一种常用且有效地制备纳米纤维的方法,但其制备的纳米纤维多为无序排列结构,具有各向同性、力学性能较差等缺陷,限制了纳米纤维的应用.因此,对静电纺丝装置进行相应的改进,从而得到具有各向异性且力学性能较好的有序纳米纤维,可进一步拓宽纳米纤维的应用领域.此外,传统单针头静电纺丝技术制备效率低,使得静电纺有序纳米纤维产...     

Adhesion and protective properties of polyvinyl alcohol nanofibrous composite fabrics

To avoid the separation of nanofiber mats and substrates during post-processing, the substrate was pretreated by plasma before electrospinning. Polyvinyl alcohol (PVA) nanofiber mats were deposited on the habutae, polyester-taffeta, and nylon-taffeta fabrics by a needless electrospinning setup with spiral disk spinnerets. The effects of plasma treatment on the adhesion of electrospun PVA nanofibrous composite fabrics were studied. The aerosol particles protective performance and wearabilities were also investigated as a function of the thickness of electrospun PVA nanofiber mat. Results showed that the surface nanoscale concave–convex roughness of substrate fabric was formed after oxygen plasma treatment. The peeling strength and peeling energy increased with the increase in surface roughness in a limited range. The peeling energy of PVA/nylon-taffeta enhanced to 2.97 times when nylon-taffeta treated by oxygen plasma at 200 W for 3 min. The aerosol particle filtration efficiency enhanced with the increase in electrospinning time, and the quality factor of PVA/nylon-taffeta was the highest with electrospinning for 10 min. Simultaneously, the air permeability and the water vapor transmission rate of PVA/nylon-taffeta decreased with the increase in electrospinning time, whereas the drape coefficient increased.     

静电纺蛋白质和多糖纳米纤维及其在食品行业的应用进展

静电纺丝技术是一种简单且有效地制备纳米纤维的方法,所得纳米纤维具有纤维直径可控、孔隙率高及比表面积大等优良特性,在生物医学、过滤材料、传感器、酶固定化及食品包装等领域具有良好的应用前景。应用于食品行业的电纺纳米纤维必须生物相容性好、毒性低且可生物降解,故目前常采用蛋白质和多糖等天然聚合物进行静电纺丝。本文主要综述了含蛋白质(大豆分离蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白等)或多糖(壳聚糖、透明质酸、淀粉、普鲁兰多糖等)电纺纳米纤维的制备过程、电纺过程中各主要因素对纤维形貌的影响,所得纳米纤维的特性及其在食品行业,包括抗菌保鲜、抗氧化和控制释放等方面的潜在应用,并展望了静电纺蛋白质和多糖纳米纤维未来的研究方向。     

静电纺动物蛋白纳米纤维研究进展

为拓展静电纺纳米纤维的应用领域,拓宽静电纺丝工艺的材料来源,对国内外近期静电纺动物蛋白纳米纤维的研究进展进行了综述。针对目前静电纺丝工艺中有机溶剂使蛋白质变性的问题,介绍了几种取代有机溶剂的方法,并对这些方法的优缺点进行对比,分析认为水溶性聚合物代替有机溶剂的方法更有利于蛋白纳米纤维在生物医药领域应用;讨论了交联改性及共混改性对静电纺动物蛋白纳米纤维力学性能的影响,对静电纺胶原蛋白纳米纤维在生物医药领域的应用进行了总结;最后针对利用静电纺丝技术制备动物蛋白纳米纤维亟待解决的问题以及未来的发展方向进行了展望。     

矩形排列四喷头喷气静电纺纳米纤维的制备

为了提高纳米纤维的产量,设计了一种矩形排列的四喷头组合式静电纺丝装置.模拟不同喷丝单元间距时的电场分布,研究了电场分布对纳米纤维的射流、产量、面积和纤维形貌的影响.研究发现,纳米纤维的产量和面积随着喷丝间距的增加先增大后减小.在喷丝单元间距为9cm时,喷丝效果最好,纳米纤维的产量最大为2.266 7g/h,喷丝面积最大.喷丝单元的间距对纤维的形貌影响不大.     

静电纺纤维在生物医药应用领域的研究进展

随着人们对纳米纤维材料特殊性能和高度适应性认识的不断提高,越来越多的研究在关注纳米纤维的制备方法。其中,静电纺丝技术是一种操作简单、原料适应性广且易于实现规模化生产的纺丝方法。静电纺纳米纤维具有较高的比表面积及孔隙率,在生物医药领域有着广泛的应用。介绍生物医药应用领域静电纺纤维的研究状况,着重阐述静电纺技术在组织工程支架、药物控释、创伤敷料、生物酶固定化、生物传感器及医学诊断应用等方面的最新研究进展。     

Colouration of polymeric electrospun nanofibrous mats – a mini review

Abstract

Since its evolution, polymeric nanofibres made with electrospinning emerged to have commercial success for various technical/industrial applications such as filtration, cold separation, biosensing, healing and functional reinforcement in composites. In the start of twenty-first century, the electrospun nanofibres found their way for use as a laminate in apparel and furnishing textiles where aesthetics play one of the basic roles. Therefore, colouration of electrospun nanofibres grabbed attention of scientists and experts. As a result, many studies have appeared on colouration of electrospun nanofibrous mats over the recent decade. The present article summarizes a review on the fundamentals and methods, reported so far, of making coloured electrospun nanofibres of various polymers. The review focuses on preparing various polymeric nanofibrous mats with polymer solution via electrospinning as well as principle colouration techniques, i.e. conventional methods such as batchwise and pad dyeings, using ultrasonic energy (an emerging processing technology), dope dyeing and printing.     

功能性纤维的静电纳米纺丝技术(二)

<正>(上接本刊2012年第1期第5页)3静电纺纤维的应用在纳米技术领域中,材料尺寸的减小会导致新性能的产生。如:金属粒子催化,当粒子尺寸减小到几纳米时,电子性能会发生变化;磁性材料,当磁性粒子尺寸为纳米级时,会看到超顺磁现象。静电纺纤维膜凭借其孔径小、比表面大等优良性能,如今已在生物和医学、传感器、过滤及个体防护等多个领域得到广泛的应用。     

Effects of processing parameters on electrospun fiber morphology

This study describes the application of a hybrid neuro-fuzzy inference system to control electrospinning process and how to use this approach for developing an electrospun fiber quality prediction system. An adaptive neuro-fuzzy inference system model has been applied to the use of electrospinning process parameters to study the relationship between electrospinning processing parameters and electrospun fiber morphology. Fiber morphology has been predicted and the impact of each processing parameter has been investigated. It was found that four electrospinning process parameters including: polymer solution concentration, spinning distance, applied voltage, and volume flow rate are the most influential factors to the electrospun fiber morphology. It was observed that the relationship existing between electrospinning processing parameters and nanofiber morphology is nonlinear.