静电纺丝的原理和应用

1、静电纺丝原理与应用,任文超 陆霄宇 郑惠锋 徐圣泉,王 进 石 唯 范雪春 张竞择,静电纺丝原理与应用,01,02,03,04,1、背景,背景,1934年Formhals申请了制备静电纺丝装置专利。 1966年Simons申请了由静电纺丝法制备非织造膜的专利。 1995年Reneker研究组开始对静电纺丝进行研究，静电纺丝迅速发展。,制得的纤维直径可以在数十纳米到数百纳米之间。 可以调控纤维精细结构。 可纺物质种类很多 成本低廉、装置简单,2、原理,聚合物溶液或熔体,高压静电,液滴克服表面张力形成喷射细流,类似无纺布状的纤维集合体。,溶剂挥发或冷凝,液体带电，形成泰勒锥,电压升高,2、原理,射

2、流的运动,在施加的电压的超过临界电压之后，从泰勒锥喷出的射流就会在电场作用下，朝反电极方向运动： 射流开始经历一小段的稳定运动，运动路径是近似直线的； 由于相邻单元的电荷排斥作用，射流会侧向凸出，导致不稳定运动。,Yarin A. Journal of Applied Physics, 2001,2、原理,最简单的装置图,如何制备可控的纤维呢？,3、实例,改变原料,Bonino, Christopher A. Small, 2012, 8:1928.,3、实例,硅酸盐所常江课题组曾经报道了利用静电纺丝技术制备三维纳米纤维材料的工作。 采用了新的三维纤维接收模板，以操作电场和电场力为基础，可以制

3、备微观或宏观的微观结构多样化的单管、相互连接的管或是同时制备不同尺寸、结构、组合的复合管。,改变接收装置,Daming Zhang. Nano.Letters, 2008,3、实例,特定图样,相互连接的纳米管,4、展望,4、展望,静电纺丝的不足,无法实现产业化应用!,参考文献,Yarin A, Koombhongse S. Taylor cone and jetting from liquid droplets in electrospinning of nanofibersJ.Journal of Applied Physics, 2001,90:4836. Hartman A, Brunn

4、er D. Jet break-up in electrohydrodynamic atomization in the cone-jet modeJ. J. Aerosol Sci, 2000, 31:65. Daming Zhang and Jiang Chang. Electrospinning of three-dimensional nanofibrous tubes with controllable architecturesJ. Nano.Letters, 2008, 8:3283. Bonino, Christopher A.; Efimenko, Kirill. Three-dimensional electrospun alginate nanofiber mats via tailored charge repulsionsJ.Small, 2012, 8:1928. Theron, A; Zussman, E. Electrostatic field-assisted alignment of electrospun nanofibresJ. Nanotechnology, 2001, 12:384.,谢谢观赏！,泰勒锥,由于电压，液滴产生电荷斥力，喷