靜電紡絲原理

電紡絲( electrospinning) 又稱靜電紡絲( electrostatic spinning) , 是一種利用聚合物溶液或熔體在強(qiáng)電場(chǎng)作用下形成噴射流進(jìn)行紡絲加工的工藝。近年來(lái), 電紡絲作為一種可制備超精細(xì)纖維的新型加工方法, 引起了人們的廣泛關(guān)注。理論上, 任何可溶解或熔融的高分子材料均可進(jìn)行電紡絲加工。目前世界上已成功進(jìn)行電紡絲加工的聚合物超過(guò)30 種, 包括DNA、膠原、絲蛋白等天然高分子, 以及聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚酰亞胺、尼龍、聚乙烯醇、聚己內(nèi)酯、聚氨酯等合成高分子。
原理
在電紡絲過(guò)程中, 噴射裝置中裝滿了充電的聚合物溶液或熔融液。在外加電場(chǎng)作用下, 受表面張力作用而保持在噴嘴處的高分子液滴, 在電場(chǎng)誘導(dǎo)下表面聚集電荷, 受到一個(gè)與表面張力方向相反的電場(chǎng)力。當(dāng)電場(chǎng)逐漸增強(qiáng)時(shí), 噴嘴處的液滴由球狀被拉長(zhǎng)為錐狀, 形成所謂的 泰勒錐 ( Taylorcone) 。而當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增加至一個(gè)臨界值時(shí), 電場(chǎng)力就會(huì)克服液體的表面張力, 從 泰勒錐中噴出。噴射流在高電場(chǎng)的作用下發(fā)生震蕩而不穩(wěn), 產(chǎn)生頻率*的不規(guī)則性螺旋運(yùn)動(dòng)。在高速震蕩中, 噴射流被迅速拉細(xì), 溶劑也迅速揮發(fā), 終形成直徑在nm級(jí)的纖維, 并以隨機(jī)的方式散落在收集裝置上, 形成無(wú)紡布。