靜電紡絲是一種納米纖維制造工藝,聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下,針頭處的液滴會由球形變為圓錐形(即“泰勒錐”),并從圓錐尖端延展得到纖維細絲,這種方式可以生產出納米級直徑的聚合物細絲。
影響靜電紡絲纖維的因素有很多:
1.聚合物溶液濃度
聚合物溶液濃度越高,粘度越大,外表張力越大,而脫離針頭后液滴割裂才能隨外表張力增大而削弱。一般在其它條件守恒時,纖維直徑隨著濃度增加而增大。
2.電場強度
隨電場強度增大,靜電紡絲液的射流有更大的外表電荷密度,因而有更大的靜電斥力。當所施加的電壓不同時,為打破表面張力與電場力的平衡,毛細管頂端的液滴將會產生不同的表面形狀,從而影響所產生的噴射液滴及細流尺寸的分布情況、纖維形態。
3.紡絲針頭與收集器之間的間隔
聚合物液滴從針頭噴出后,在空氣中伴跟著溶劑揮發,聚合物濃縮固化成纖維,最終被接納器接納。隨兩者間間隔增大,直徑變小。
4.紡絲環境的溫濕度
紡絲溫度對靜電紡絲纖維的影響是多方面的。一方面,升高溫度有利于溶劑的揮發,使射流在電場中快速固化,使納米纖維直徑增大;另一方面,紡絲溫度也會影響紡絲液的粘度、表面張力及導電性。而濕度對靜電紡絲纖維的影響主要表現在影響溶劑的揮發性。升高濕度會減低溶劑的揮發速度,反之亦然。因此可以通過調節紡絲環境的溫濕度對靜電紡絲所得的納米纖維形貌進行調控。
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