分分钟认识静电纺丝
静电纺丝 凝胶-概述说明以及解释
静电纺丝凝胶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述静电纺丝是一种通过利用静电力将液体材料拉丝形成纤维的技术。
它被广泛用于纺织、医疗、能源、环境等领域，因其高效、简便的特点而备受关注。
静电纺丝的原理基于静电力的作用。
通过将液体材料注入到一个带正电荷的喷嘴中，通过高压电场的作用，使液体排列成一个带正电的液体柱。
由于带正电的喷嘴和地之间存在电荷差异，液体会被拉伸形成纤维状。
最终，在收集器上形成的纤维会自由落下并堆积形成凝胶状。
静电纺丝具有广泛的应用领域。
在纺织方面，它可以制造高强度、高透气性的纺织品，如纺织面料和滤料。
在医疗领域，静电纺丝技术可用于制造生物可降解的医用纤维，如人工血管和组织工程支架。
此外，静电纺丝还可以用于能源储存和转换领域，例如制备锂离子电池和柔性太阳能电池。
在环境方面，它被应用于大气污染的捕捉和水处理等领域。
然而，静电纺丝也存在一些缺点。
首先，该技术对原料的选择性较高，不同的材料可能需要不同的改善操作。
其次，在生产过程中，由于操作不当或环境因素的影响，纤维的直径和均一性可能会受到一定程度的影响。
此外，由于静电纺丝涉及高电压和高温，操作要求较高，需要专业知识和仪器设备的支持。
总之，静电纺丝作为一种有效的纤维制备技术，具有广泛的应用前景。
尽管存在一些挑战和限制，但通过进一步的研究和技术改进，相信静电纺丝将在未来得到更加广泛和深入的应用。
1.2 文章结构文章结构是写作过程中非常重要的一部分，它帮助读者更好地理解文章的整体架构和逻辑关系。
本文的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
首先，引言部分旨在给读者一个整体的概述。
在这部分中，我们将对静电纺丝进行简要介绍，并解释本文主要内容和目的。
接下来，正文部分是文章的核心部分，将具体阐述静电纺丝的原理、应用以及其优缺点。
在2.1节，我们将详细介绍静电纺丝的原理，包括静电纺丝的工作原理和原理解析。
2.2节将讨论静电纺丝在不同领域的应用，例如医学、纺织品和能源等方面。
静电纺丝技术制备纳米纤维的基本原理与应用
静电纺丝技术制备纳米纤维的基本原理与应用静电纺丝技术是近年来较为成熟的纳米纤维制备技术之一，具有高效、简便、易操作等特点。
本文将介绍静电纺丝技术的基本原理，探讨其应用领域，并简单举例说明。
一、静电纺丝技术的基本原理静电纺丝技术是指将高分子溶液通过高压电场作用，形成纳米级的纤维。
其工作原理基于三个主要因素：高分子的表面张力、电荷密度和电场强度。
在电场的作用下，载有电荷的高分子溶液会形成电荷分布，随后在电场的作用下，溶液中的高分子链状分子朝向电极移动而形成了纳米级的纤维。
这些纳米纤维以径向跟随电场分布，并且由于高分子链间的极性相互作用力、表面张力等因素的固化作用下逐渐形成完整的纳米纤维膜。
二、静电纺丝技术的应用领域(一) 高分子工业静电纺丝技术在高分子工业上有着广泛的应用。
由于其纳米纤维的特殊性质，可以增强高分子材料的机械性能、光学性能、电学性能等特征。
高分子纳米纤维的应用范围涉及到纺织品、防辐射针织品、过滤器、滤清器、气凝胶、船用材料等。
(二) 食品科学静电纺丝技术在食品科学中也有着广泛的应用。
利用静电纺丝技术制备的纳米纤维对于食品中的油脂、营养成分、气味等具有吸附、封存、保护的效果。
同时，纳米纤维膜具有较高的透气性能和大表面积，可以被应用于保鲜、包装、防霉、防菌等方面。
(三) 医药领域静电纺丝技术在医药领域中的应用较为广泛。
制备高分子纳米纤维材料用于医疗设备的制造，例如口罩、医用手套、敷料等。
此外，静电纺丝在药物传输、生物识别、细胞培养、组织修复等方面也有着广泛的应用。
三、例子详解——静电纺丝技术制备抗菌口罩随着新型冠状病毒的传播，口罩成为了人们必备的生存物品。
传统的口罩材料往往有着较为严重的缺陷，无法对抗空气中的病原体产生作用，再加上长时间佩戴，出现细菌和真菌的滋生。
基于静电纺丝技术的口罩材料则可以有效地解决上述问题。
利用静电纺丝技术，制备的口罩材料具有高度的表面积，并且具有极佳的抗菌和透气性能。
静电纺丝技术
静电纺丝技术静电纺丝技术是利用高压静电作用使聚合物溶液或熔体带电并发生形变，在喷头末端处形成悬垂的锥状液滴，当液滴表面静电斥力大于其表面张力时，液滴表面就会喷射出高速飞行的射流，并在较短的时间内经电场力拉伸、溶剂挥发、聚合物固化形成纤维。
所获得的静电纺纤维直径小、比表面积大，同时纤维膜还具有孔径小、孔隙率高、孔道连通性好等优势，在过滤、传感、医疗卫生以及自清洁等领域具有广泛的应用。
1静电纺丝的起源与发展静电纺丝起源于200多年前人们对静电雾化过程的研究。
1745年，Bose通过对毛细管末端的水表面施加高电势，发现其表面将会有微细射流喷出，从而形成高度分散的气溶胶，并得出该现象是由液体表面的机械压力与电场力失衡所引起的。
1882年，Rayleigh指出当带电液滴表面的电荷斥力超过其表面张力时，就会在其表面形成微小的射流，并对该现象进行理论分析总结，得到射流形成的临界条件。
1902年，Cooley与Morton申请了第一个利用电荷对不同挥发性液体进行分散的专利。
随后Zeleny研究了毛细管端口处液体在高压静电作用下的分裂现象，通过观察总结出几种不同的射流形成模型，认为当液滴内压力与外界施加压力相等时，液滴将处于不稳定状态。
基于上述的基础研究，1929年，Hagiwara公开了一种以人造蚕丝胶体溶液为原料，通过高压静电制备人造蚕丝的专利。
1934年，Formhals设计了一种利用静电斥力来生产聚合物纤维的装置并申请了专利，该专利首次详细介绍了聚合物在高压电场作用下形成射流的原因，这被认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。
从此，静电纺丝技术成为了一种制备超细纤维的有效可行方法。
1966年，Simons发明了一种生产静电纺纤维的装置，获得了具有不同堆积形态的纤维膜。
20世纪60年代，Taylor在研究电场力诱导液滴分裂的过程中发现，随着电压升高，带电液体会在毛细管末端逐渐形成一个半球形状的悬垂液滴，当液滴表面电荷斥力与聚合物溶液表面张力达到平衡时，带电液滴会变成圆锥形；当电荷斥力超过表面张力时，就会从圆锥形聚合物液滴表面喷射出液体射流。
静电纺丝磷源
静电纺丝磷源
静电纺丝技术是一种制造纳米纤维的有效方法，而磷源在静电纺丝中起到至关重要的作用。
这是因为磷源通常与纺丝液中的其他成分结合，形成具有特定性能的纳米纤维。
首先，我们来了解一下什么是静电纺丝。
简单来说，静电纺丝就是利用静电场将纺丝液细化为纳米级别的纤维。
这些纤维可以用于各种领域，如生物医学、能源、过滤等。
而磷源，顾名思义，是含有磷元素的物质。
在静电纺丝过程中，磷源通常与其他纺丝液成分结合，形成含有磷元素的纳米纤维。
这些磷元素对于提高纤维的某些性能，如抗氧化性、阻燃性等，具有重要作用。
那么，为什么需要磷源呢？这是因为磷元素在某些材料中具有独特的性能，如提高材料的阻燃性、抗氧化性等。
通过在纺丝液中添加磷源，我们可以将这些性能赋予最终的纳米纤维。
那么，如何选择合适的磷源呢？这需要根据具体的纺丝需求和目标来确定。
一些常见的磷源包括无机磷化合物、有机磷化合物等。
这些磷源可以单独使用，也可以与其他纺丝液成分混合使用，以获得最佳的纤维性能。
总的来说，静电纺丝技术是一种具有广泛应用前景的纳米纤维制造方法。
而磷源作为其中的重要组成部分，对于提高纤维的性能具有重要作用。
通过选择合适的磷源，我们可以更好地利用静电纺丝技术制造出具有优异性能的纳米纤维，满足各种领域的需求。
同时，对于深入了解磷源在静电纺丝中的作用和机理，也将有助于推动这一领域的发展和进步。
静电纺丝资料
1.静电纺丝的定义静电纺丝又称“电纺”, 是一种使带电荷的聚合物溶液或熔体在静电场中射流来制备聚合物超细纤维的加工方法。
在电纺丝过程中,喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。
在外加电场作用下,受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴,在电场诱导下表面聚集电荷, 受到一个与表面张力方向相反的电场力。
当电场逐渐增强时,喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状,形成所谓的“泰勒锥”，而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。
在高速震荡中,喷射流被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在纳米级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成无纺布。
2.静电纺丝的生物材料领域应用可行性由电纺丝纤维制得的无纺布具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点, 这些优点使其具备了现实的和潜在的众多应用价值。
由电纺法制备出的无纺布具有良好的生物相容性和结构相容性,可以在生物医学材料中广泛应用。
通过对材料加工过程的调控,可以实现电纺丝材料在结构、形貌、组分和功能上满足生物医用材料的要求。
3.用于组织工程支架制备的纺丝工艺①溶液浇铸成孔剂滤出法。
该法所用的成孔剂含量低,由于采用溶液浇铸于器皿中,从而导致成孔剂下沉,孔隙分布不均匀以及上下表面形态出现诧异。
②三维层化法。
通过制备多孔膜,然后再通过溶剂把各层粘接起来,从而形成三维的支架。
该法工艺复杂,而且在粘接过程中,粘接部分孔被封闭,从而形成界面,使材料内部形态不均匀。
③熔融加工法。
该法在聚合物的熔点以上,把成孔剂与聚合物共混挤人模具。
冷却得到预定形状的多孔支架。
该法的缺点是在挤出机里,由于熔体与成孔剂的密度相差较大,因而混合难以均匀。
而且部分聚合物,尤其是生物可降解的聚合物在熔融加工时,容易热降解。
④相分离法。
该法采用溶液混合物冷却到溶剂的熔点以下,从而产生相分离。
再通过真空干燥,从而得到多孔支架。
该法的缺点是所得的孔径一般在10μm 以下,而且控制较为困难。
静电纺丝资料
1.静电纺丝的定义静电纺丝又称“电纺”, 是一种使带电荷的聚合物溶液或熔体在静电场中射流来制备聚合物超细纤维的加工方法。
在电纺丝过程中,喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。
在外加电场作用下,受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴,在电场诱导下表面聚集电荷, 受到一个与表面张力方向相反的电场力。
当电场逐渐增强时,喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状,形成所谓的“泰勒锥”，而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。
在高速震荡中,喷射流被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在纳米级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成无纺布。
2.静电纺丝的生物材料领域应用可行性由电纺丝纤维制得的无纺布具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点, 这些优点使其具备了现实的和潜在的众多应用价值。
由电纺法制备出的无纺布具有良好的生物相容性和结构相容性,可以在生物医学材料中广泛应用。
通过对材料加工过程的调控,可以实现电纺丝材料在结构、形貌、组分和功能上满足生物医用材料的要求。
3.用于组织工程支架制备的纺丝工艺①溶液浇铸成孔剂滤出法。
该法所用的成孔剂含量低,由于采用溶液浇铸于器皿中,从而导致成孔剂下沉,孔隙分布不均匀以及上下表面形态出现诧异。
②三维层化法。
通过制备多孔膜,然后再通过溶剂把各层粘接起来,从而形成三维的支架。
该法工艺复杂,而且在粘接过程中,粘接部分孔被封闭,从而形成界面,使材料内部形态不均匀。
③熔融加工法。
该法在聚合物的熔点以上,把成孔剂与聚合物共混挤人模具。
冷却得到预定形状的多孔支架。
该法的缺点是在挤出机里,由于熔体与成孔剂的密度相差较大,因而混合难以均匀。
而且部分聚合物,尤其是生物可降解的聚合物在熔融加工时,容易热降解。
④相分离法。
该法采用溶液混合物冷却到溶剂的熔点以下,从而产生相分离。
再通过真空干燥,从而得到多孔支架。
该法的缺点是所得的孔径一般在10μm 以下,而且控制较为困难。
静电纺丝的原理及应用
静电纺丝的原理及应用静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。
在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。
这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
原理将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。
当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。
在细流喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。
装置静电纺丝的装置主要由推进泵、注射器、高压电源以及接收装置组成。
其中，高压电源的正极与负极分别与注射器针头和接收装置相连，而接收装置的形式也是多样化的，可以是静止的平面、高速转动的滚筒或者圆盘。
纺丝的参数设置、环境条件等对纺丝过程的影响至关重要。
影响因素静电纺丝法制备纳米纤维的影响因素很多，这些因素可分为溶液性质，如黏度、弹性、电导率和表面张力；控制变量，如毛细管中的静电压、毛细管口的电势和毛细管口与收集器之间的距离；环境参数，如溶液温度、纺丝环境中的空气湿度和温度、气流速度等。
溶液黏度对纤维性能的影响同轴静电纺丝同轴静电纺是在静电纺的基础上改造而来，其基本原理是在两个内径不同但同轴的毛细管中分别注入芯质和壳质溶液，二者在喷头末端汇合，在电场力的作用下固化成为复合纳米纤维。
同轴静电纺丝解决了纺丝时纺丝液必须是均一体系的缺陷，所制备的同轴纤维在均匀性、连续性上都优于其它方法得到的纤维。
采用同轴静电纺丝的方法可以制得中空纤维和纳米复合纤维等。
应用静电纺丝技术制备的纳米纤维，具有比表面积大、孔隙率高、尺寸容易控制、表面易功能化（如表面涂覆、表面改性）等特点，在许多领域都有重要的应用价值。
静电纺丝技术在构筑一维纳米结构材料领域已发挥了非常重要的作用，应用静电纺丝技术已经成功的制备出了结构多样的纳米纤维材料。
静电纺丝介绍
1.Mesoporous TiO2/SiO2 composite nanofibers with selective photocatalytic properties 2. LiCoO2–MgOcoaxialfibers:coelectrospunfabrication,characterization Andelectrochemicalproperties 3.利用同轴静电纺丝制备介孔TiO2中空纤维 4. Coaxial Electrospinning of Self-HealingCoatings Park和Braun利用同轴纺丝将具有自修复功能的聚 合物二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane)包裹在 PVP中，制备了具有自修复功能的纤维。 5. Electrospinning of nanofiberswith coresheath,hollow,orporousstructures
Ag-ZnO Heterostructured Nanofibers
静电纺丝制备无机物无机物复合纳米纤维
主要研究方向：
1控控制在几纳米 2 纳米纤维形貌的调控 3制备出多孔聚合物纳米纤维 4实验室所用静电纺丝装置制备的纳 米纤维效率极低 5developing
my fantasitic ideas
溶剂参数
挥发性 导电性 增加导致纤维产生多孔结构 纤维直径下降
溶液参数
浓度（黏度） 表面张力 导电性
升高纤维直径上升（黏度过低，得到微球；黏度过高，不连续）
纤维直径上升，生成串珠结构概率增加
纤维直径下降，但纤维直径分布变宽
1. Ultra fine Fibers Electrospun from Biodegradable Polymers 2. Micr-and Nanostructured Surface Morphologyon Electrospun Polymer Fibers 3. Ultrafine Fibrous Cellulose Membranes from Electrospinning of Cellulose Acetate 过程控制参数
静电纺丝——ElectrospinningPPT课件
纺丝工艺参数 施加电压
针头到收集板的距离 纺丝液流量
环境参数 温度 湿度
纺丝室气流速度
材料合成化学
中国科学技术大学
静电纺丝
• 发展历史 • 工作原理 • 装置设备 • 影响因素 • 应用领域
材料合成化学
中国科学技术大学
应用
材料合成化学
中国科学技术大学
制备Li-O2电池正极材料
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2009/pr20090224 /pr20090224.html
全F面on系g统等地对研静究 静电电纺纺丝丝纳超米细纤 维纤微维观串形珠貌现的影 响象因及素微、观表结征、 过构程作参了数研的究改进
1934
1966
1981
1995
1290909034
Simons申请了 由静电纺丝法 制备超薄、超 细非织造膜的 专利
Reneke多rSp研组iva究分k等聚首合次采物用的流静电 组开始对纺体丝静动过丝电力程。学, 并静描且述电提静纺出电了丝纺静和其 纺丝进行他电研纺方究丝法的。结工艺合参开数发新型 静电纺丝纳迅米速纤维。纳米纤维 发展 纺丝机纳米蜘蛛问世
Electrospinning
静电纺丝
.
1
中国科学技术大学
静电纺丝
• 发展历史 • 工作原理 • 装置设备 • 影响因素 • 应用领域
材料合成化学
中国科学技术大学
发展历史
A.Formhals在 发明专利中最 早报道静电纺 丝，设计了纺 丝加工的装置
Larrondo等 对聚乙烯和 聚丙烯进行 了熔融静电 纺丝的研究
1三维结构更适合细胞生存 2实现了细胞的储存-释放 3材料可循环利用
静电纺丝技术在纺织产业中的应用
静电纺丝技术在纺织产业中的应用随着科技的不断进步，人们对于纺织产业的生产方法也越来越多样化和先进化。
而其中一种备受关注的技术就是静电纺丝技术。
这项技术的诞生，为人们的生产方式提供了新的可能性，在纺织产业中也产生了广泛且深远的影响。
因此，我们有必要对这项技术进行一定的介绍和论述，以了解静电纺丝技术在纺织产业中的应用。
一、静电纺丝技术的概括静电纺丝技术，也被称为电纺丝、电纺、电喷雾，是一种将聚合物溶液通过高电场进行喷雾成形的技术。
顾名思义，静电纺丝技术是利用静电作用驱动高分子溶液的纺丝，可通过手工或电子设备进行控制。
在此处需要注意的是，静电纺丝技术不是一种新技术，自上世纪30年代以来已经被广泛应用于各种领域，比如医疗保健、食品工业以及纺织产业等。
但随着技术的发展和不断的改进，静电纺丝技术也在不断演进，包括材料改进、工艺改进等方面。
这使得静电纺丝技术更加适用于纺织产业，成为纺织产业的一项热门技术。
二、静电纺丝技术在纺织产业中的应用1. 纤维素纤维的制造纤维素纤维即天然纤维，纺织产业的发展过程中一直占据重要地位。
而利用静电纺丝技术制造纤维素纤维，不仅保持了天然纤维的优良特性，而且具有更好的强度和稳定性。
在医疗保健方面，静电纺丝技术制造的纤维素纤维可以应用于暂时性替代血管、人工皮肤等领域。
2. 纳米纤维的制造纳米纤维是纤维素、蛋白质以及聚酯等高分子材料的一种新型纤维材料。
这种纤维材料具有表面积大、孔隙结构多样、吸附性能强等优点。
同时，纳米技术也为这种纤维的制造带来了新的方式，即静电纺丝技术。
静电纺丝技术已经被成功地应用于制造纳米纤维口罩、过滤材料以及无菌医疗器具等，并且在该领域中已经取得了重要进展。
3. 复合纤维的制造静电纺丝技术还可以用于制造不同种类的纤维复合材料，比如碳纤维、玻璃纤维等。
这种材料相比于传统材料具有更好的力学性能和耐热性能。
正因为如此，在航天、汽车和建筑等领域中得到了广泛应用。
4. 纤维袋的制造纤维袋是指用纤维材料制成的袋子，具有良好的透气性、吸湿性以及防湿性。
静电纺丝_最终版
施加的电场力的数值与液滴的表面张力相等时，液滴就 形成了顶角为49.3°的圆锥，被命名为“泰勒锥”。
电喷技术原理的研究历史
1882年 Rayleigh
1915年 Zeleny
1964年 Taylor
研究了到底需 要多少电荷才 能克服液滴的 表面张力使液 滴劈裂的问题， 提出了 “Rayleigh” 极限数值
环形电极辅助维
静电纺的分类：
根据电纺时纺丝液体系是溶液状态还是熔融状态，可以分为溶液静电纺和熔融 静电纺。
溶液静电纺技术的未来蕴含着无限可能，但是也有一些自身难以克服的缺点： 1、电纺体系中只有10%左右为聚合物，纺丝效率低； 2、某些电纺体系需在强腐蚀性或高剧毒性溶剂中进行； 3、有机溶剂成本高、不易回收，易造成环境污染等。 以上缺点均限制了溶液纺丝的进一步工业化应用，一个可能的解决方法就是熔体 静电纺丝。
3）并列式针头
并列式针头体系是一 种结构简单却易于实现功能 化纳米纤维制备的喷丝头体 系。它将不同的聚合物溶液 通过紧密靠在一起的并列式 针头同时进行射流激发，在 电纺过程中平行射流融合， 得到多根纤维互相连接的束 状单根纤维，因此特别适合 制备双组份聚合物纤维。
并列式针头
4）多针头 在并列式针头装置的基础上，
高压电源
高压电源提供产生纺丝液射流的高压电，电源的两 极分别连接在喷丝头和接收装置。根据电源性质的不同， 可分为直流和交流高压电源两种，都可用于静电纺丝。
直流高压电在电纺过程中通常采用感应充电的方式， 即将直流高压电直接接在喷丝头上，接收装置接地或反之。 电压极性对纺丝过程影响不大，实验室多采用高压正电纺 丝。
熔体静电纺丝具有溶液静电纺丝无法比拟的优点： 1、不需要有机溶剂，成本低、生产效率高； 2、适用于一些室温下没有合适溶剂的聚合物，如PP、PE等； 3、对熔体电纺建模，有助于更加深入了解电纺机理； 4、如能与现有的熔喷装置相结合，则有很强的工业化应用前景。 同时也存在一定的问题： 1、聚合物熔体粘度高、导电性差，需要较高的电场强度，易发生电场击穿的危险。 2、制备的纤维多在微米级别； 3、装置复杂，需附加高温加热装置，易和高压装置发生静电干扰。
静电纺丝_最终版讲解
1882年 Rayleigh
1915年 Zeleny
1964年 Taylor
研究了到底需 要多少电荷才 能克服液滴的 表面张力使液 滴劈裂的问题， 提出了 “Rayleigh” 极限数值
得出表面张力越 高的液体出现弯 曲不稳定现象时 需要的电压就越 高。
他认为，液体 在电场力的作 用下只受到两 个力，“电场 力和表面张 力”，并提出 了“泰勒锥”。
2）同轴针头 同轴电纺的一个优点在于可以突破单头体系的限制，将一些难以直接电 纺的聚合物通过同轴电纺装置制备纳米纤维。另一个优势是通过将核层选择性 移除，还可以制备中空纳米纤维结构。
3）并列式针头 并列式针头体系是一 种结构简单却易于实现功能 化纳米纤维制备的喷丝头体 系。它将不同的聚合物溶液 通过紧密靠在一起的并列式 针头同时进行射流激发，在 电纺过程中平行射流融合， 得到多根纤维互相连接的束 状单根纤维，因此特别适合 制备双组份聚合物纤维。
喷丝头
喷丝头的作用就是在纺丝过程中产生纺丝小液滴，提供射流激发位点。 一般分为无针头和针头两种不同的喷丝体系，其中针头体系根据针头数量和 形式的不同，还可以进一步分为单头、同轴、并列、多头等不同的形式。
1、无针头体系。核心思想就是在自由聚合物溶液表面形成大量射流激发位点。
2、针头体系。 1）单针头 单针头最常见，根据需要可选择不同型号的针头。
熔体静电纺丝具有溶液静电纺丝无法比拟的优点： 1、不需要有机溶剂，成本低、生产效率高； 2、适用于一些室温下没有合适溶剂的聚合物，如PP、PE等； 3、对熔体电纺建模，有助于更加深入了解电纺机理； 4、如能与现有的熔喷装置相结合，则有很强的工业化应用前景。 同时也存在一定的问题： 1、聚合物熔体粘度高、导电性差，需要较高的电场强度，易发生电场击穿的危险。 2、制备的纤维多在微米级别； 3、装置复杂，需附加高温加热装置，易和高压装置发生静电干扰。
静电纺丝制备定向排列纤维的方法
静电纺丝制备定向排列纤维的方法一、啥是静电纺丝呀。
静电纺丝呢，简单来说就是一种制备纤维的超酷技术。
它主要是利用高压静电场，让聚合物溶液或者熔体在电场力的作用下，从喷丝头喷出形成射流，然后经过拉伸、溶剂挥发或者固化等过程，最终形成纤维。
想象一下，就好像是给液体施了魔法，让它们变成细细的纤维啦，是不是很神奇呀！二、准备工作要做好。
这里面的准备工作可不能马虎哟。
1. 原料选择：得选合适的聚合物原料，像常见的聚乳酸、聚乙烯醇这些都可以。
不同的原料有不同的特性，要根据你想要制备的纤维的用途来选。
比如说，要是制备用于生物医学领域的纤维，那聚乳酸这种生物相容性好的原料就比较合适啦。
2. 溶剂准备：还要准备合适的溶剂来溶解聚合物。
溶剂的选择也很关键，得能很好地溶解聚合物，而且挥发性不能太离谱。
比如聚乳酸常用的溶剂有二氯甲烷、氯仿这些。
3. 设备搭建：静电纺丝装置那也是必不可少的。
一般包括高压电源、喷丝头、接收装置这些部件。
高压电源能提供强大的电场，喷丝头负责把溶液或者熔体喷出来，接收装置就用来收集形成的纤维啦。
三、具体制备过程来咯。
1. 溶液配制：把选好的聚合物原料加到溶剂里，搅拌搅拌，让它们充分溶解，配成均匀的溶液。
这个过程就像是在调一杯好喝的饮料，得搅拌得均匀才行，不然味道可就不好啦。
溶液的浓度也得控制好，太稀了纤维可能很细很弱，太浓了又可能喷不出来。
2. 静电纺丝操作：把配好的溶液装进喷丝头里，然后打开高压电源，设置好合适的电压。
一般来说，电压在几万伏左右。
这时候，溶液在电场力的作用下就会从喷丝头喷出来，形成射流。
射流在飞行的过程中，溶剂会挥发掉，最后就形成纤维落在接收装置上啦。
3. 定向排列的实现：要想让纤维定向排列，有几种方法哦。
一种是通过辅助电极，在接收装置附近设置辅助电极，利用电场的作用引导纤维定向排列。
就好像给纤维们指了条路，让它们乖乖地朝着一个方向走。
还有一种是利用机械拉伸的方法，在纤维形成的过程中，通过拉伸装置对纤维进行拉伸，让它们排列得更整齐。
静电纺丝的定义和基本原理
静电纺丝的定义和基本原理
静电纺丝是一种利用静电力将液体中的高分子溶液或熔融高分子束流抽离成纤维的技术。
其基本原理是利用高压电场将高分子溶液或熔融高分子材料通过细孔喷雾头喷射出来，使喷射液体形成细的流，同时在喷雾头附近产生静电场，使流中的高分子离子或分子带上电荷，进而受到电场力的作用而加速运动。
当流中的高分子趋于肯定电荷时，会受到电荷的排斥，形成细且均匀分散的纤维，最终通过加热或喷射方向的气流将纤维固定。
静电纺丝
摘要纳米纤维由于具有极小的直径以及极大比表面积和表面积～体积比的结构特点，其表面能和活性增大，从而在化学、物理（热、光、电磁等）等许多性能方面表现出特异性，可用于高性能吸附、过滤、防护、生物医用等材料。
聚合物纳米纤维的制备方法有静电纺丝法、复合纺丝法、分子喷丝板法、生物合成法、化学合成法等，静电纺丝是一种高效低耗的聚合物纳米纤维制备方法，是目前研究的热点，而且具有较大的发展前景。
静电纺丝是基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理发展而来，其基本过程是：聚合物溶液或熔体在几千至几万伏的高压静电场下克服表面张力而产生带电喷射流，溶液或熔体射流在喷射过程中干燥，并保持一定电荷量，最终落在接收极上形成纤维。
静电纺丝制得的纤维直径一般在数十纳米到数微米之间。
静电纺的纤维制品主要呈无纺布状纤维毡的形式，静电纺纤维毡具有很高的比表面积和表面积体积比，以及良好的力学性能，在生物医学、过滤材料和复合材料等方面有广阔的应用前景。
聚乙烯醇(PV A)纤维大分子中含有大量的羟基，—OH中的氧原子含有孤对电子，可以进入金属离子空的价电子轨道，金属离子与PV A配位体通过杂化轨道形成配位键，进而形成金属配合纤维。
本文选用静电纺丝法制备的PV A纳米纤维毡为基体，与金属铜离子发生配位反应，制备PV A基金属配合纳米纤维．实验中通过静电纺丝法制备不同浓度的PV A纳米纤维膜，采用扫描电子显微镜(SEM)观察电纺纤维的微观形貌，利用旋转式粘度仪、数显电导率仪与液滴性状分析仪对PV A纺丝液的流变性能进行研究，采用原子吸收光谱分析仪研究PV A 纳米纤维膜吸附的金属离子含量，采用红外光谱(FT-IR)分析了PV A与金属离子的配合作用。
同时也测定了PV A及其金属离子配合纤维的动态接触角和力学性能，以研究金属配合对纳米纤维导电性、亲水性和力学性能的影响。
实验结果表明，PV A浓度为10%的静电纺纳米纤维最佳；PV A纳米纤维与金属离子配合的能力较常规PV A纤维有显著提高。
静电纺丝
静电纺丝1原理静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。
在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。
这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
2静电纺丝影响因素1，聚合物的分子量，分子量分布和分子结构（分支，线性等）2，溶液性质（浓度，粘度，电导率，表面张力，液体流量等）3，电动势大小4，毛细管和收集屏幕之间的距离5，环境参数（温度，湿度和室内空气流速）6，收集装置的运动规律7，喷丝口针头形状3静电纺丝技术的发展静电纺丝技术的起源“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”或更早一些的“electrostatic spinning”，国内一般简称为“静电纺”、“电纺”等。
1934年，Formalas发明了用静电力制备聚合物纤维的实验装置并申请了专利，其专利公布了聚合物溶液如何在电极间形成射流，这是首次详细描述利用高压静电来制备纤维装置的专利，被公认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。
但是，从科学基础来看，这一发明可视为静电雾化或电喷的一种特例，其概念可以追溯到1745年。
静电雾化与静电纺丝的最大区别在于二者采用的工作介质不同，静电雾化采用的是低粘度的牛顿流体，而静电纺丝采用的是较高粘度的非牛顿流体。
这样，静电雾化技术的研究也为静电纺丝体系提供了一定的理论依据和基础。
对静电纺丝过程的深入研究涉及到静电学、电流体力学、流变学、空气动力学等领域。
20世纪30年代到80年代期间，静电纺丝技术发展较为缓慢，科研人员大多集中在静电纺丝装置的研究上，发布了一系列的专利，但是尚未引起广泛的关注。
进入90年代，美国阿克隆大学Reneker研究小组对静电纺丝工艺和应用展开了深入和广泛的研究。
特别是近年来，随着纳米技术的发展，静电纺丝技术获得了快速发展，世界各国的科研界和工业界都对此技术表现出了极大的兴趣。
此段时期，静电纺丝技术的发展大致经历了四个阶段：第一阶段主要研究不同聚合物的可纺性和纺丝过程中工艺参数对纤维直径及性能的影响以及工艺参数的优化等；第二阶段主要研究静电纺纳米纤维成分的多样化及结构的精细调控；第三个阶段主要研究静电纺纤维在能源、环境、生物医学、光电等领域的应用；第四阶段主要研究静电纺纤维的批量化制造问题。
静电纺丝最终版ppt课件
3）并列式针头
并列式针头体系是一 种结构简单却易于实现功能 化纳米纤维制备的喷丝头体 系。它将不同的聚合物溶液 通过紧密靠在一起的并列式 针头同时进行射流激发，在 电纺过程中平行射流融合， 得到多根纤维互相连接的束 状单根纤维，因此特别适合 制备双组份聚合物纤维。
并列式针头
4）多针头 在并列式针头装置的基础上，
交流电电纺可显著提高射流鞭动的稳定性，纤维变 粗但有序性增加，同时也可在绝缘的接收装置上有较大的 接收面积。但在纺丝过程中交流电频率不易调整（要考虑 每次的实验条件：温湿度、溶液性质等）。
喷丝头
喷丝头的作用就是在纺丝过程中产生纺丝小液滴，提供射流激发位点。 一般分为无针头和针头两种不同的喷丝体系，其中针头体系根据针头数量和 形式的不同，还可以进一步分为单头、同轴、并列电，电源的两 极分别连接在喷丝头和接收装置。根据电源性质的不同， 可分为直流和交流高压电源两种，都可用于静电纺丝。
直流高压电在电纺过程中通常采用感应充电的方式， 即将直流高压电直接接在喷丝头上，接收装置接地或反之。 电压极性对纺丝过程影响不大，实验室多采用高压正电纺 丝。
进一步增大针头间的距离就发展为 多可针头体系，针头数量从2个到 十几个不等，也称为平行电纺。
多针头纺丝体系
接收装置
接收装置用于收集电纺纤维，常规接受装置主要包括平板、滚筒、间隔收 集装置、转盘、金属丝鼓、凝固浴等；根据电纺丝过程中喷丝头及接收装置之间 是否存在相对运动，又可分为静态接收和动态接收两种接收方式。
1、无针头体系。核心思想就是在自由聚合物溶液表面形成大量射流激发位点。
2、针头体系。 1）单针头 单针头最常见，根据需要可选择不同型号的针头。
2）同轴针头 同轴电纺的一个优点在于可以突破单头体系的限制，将一些难以直接电 纺的聚合物通过同轴电纺装置制备纳米纤维。另一个优势是通过将核层选择性 移除，还可以制备中空纳米纤维结构。
静电纺丝热电材料
静电纺丝热电材料你知道吗，生活中有些东西看起来普通无奇，但却能在不经意间改变整个世界。
这不，静电纺丝热电材料，听上去是不是有点科幻感？别着急，今天咱们就来聊聊这个玩意，带你一探究竟。
静电纺丝，光是这两个字就让人觉得有点“高大上”了，感觉离我们生活好像还挺远的。
但它的用处比你想象的要广泛得多，而且现在已经被许多领域当成了“黑科技”一样来用了。
它到底是啥，跟咱们的日常生活又有什么关系呢？来，跟着我一起慢慢聊，包你听了之后既有收获，还能轻松了解！一、什么是静电纺丝？先别急，咱们从头说起。
所谓静电纺丝，顾名思义，指的是一种通过静电力来制作纤维的方法。
怎么理解呢？你就想象一下，把一种液体材料挤压到一个电场中，然后这液体在电场的作用下，被拉成了像蛛丝一样细的纤维。
哇，这听起来是不是有点像魔法？其实它并不复杂，最神奇的地方在于，这些超细的纤维不仅体积小，而且有很大的表面积，做出来的材料强度、柔韧性都很不错。
你是不是已经开始觉得，这玩意儿挺牛逼了？还不止这些呢，静电纺丝的材料一旦用来做热电材料，它的潜力就能爆发出来。
就是说，咱们利用这些细纤维，可以从温差中提取能量，搞个小型的发电装置也是完全可以的，简直是小能量大用途。
二、热电材料到底有啥用？说到热电材料，大家可能觉得有点陌生，但其实它早在我们的日常生活中就已经有了应用，甚至在很多高科技领域中，它都发挥着不可忽视的作用。
比如，常见的温差发电机，简单来说，它就是利用热电材料的特性，能够将热能转化为电能。
听起来是不是有点像科幻片里才有的道具？但这玩意儿其实已经在现实中大显身手了。
特别是在一些特殊的场景，比如太空探索，热电材料可是发挥着至关重要的作用。
太空中温差特别大，冷热交替极为剧烈，这时候如果能利用热电材料将这些温差转化为电能，那就能为设备提供持续的动力，甚至解决能源不足的问题。
可见，热电材料的魅力，不仅仅是能发电这么简单，它还是能为人类的各项高科技研究提供源源不断的能量支持。
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静电纺丝即在高压静电下用聚合物溶液进行纺丝的过程。
静电纺丝可以制备直径在几十到几百纳米的纤维，产品具有较高的孔隙率和较大的比表面积，成分多样化，直径分布均匀，在生物医学、环境工程以及纺织等领域具有很高的应用价值。
原理
将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。
当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。
在细流喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。
装置
静电纺丝的装置主要由推进泵、注射器、高压电源以及接收装置组成。
其中，高压电源的正极与负极分别与注射器针头和接收装置相连，而接收装置的形式也是多样化的，可以是静止的平面、高速转动的滚筒或者圆盘。
纺丝的参数设置、环境条件等对纺丝过程的影响至关重要。
高聚物
目前静电纺丝技术已经可用于几十种不同的高分子聚合物，既包括聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈等柔性高聚物的静电纺丝，也包括聚氨酯弹性体的静电纺丝以及液晶态的刚性高分子聚对苯二甲酰对苯二胺等的静电纺丝。
影响因素
静电纺丝法制备纳米纤维的影响因素很多，这些因素可分为溶液性质，如黏度、弹性、电导率和表面张力；控制变量，如毛细管中的静电压、毛细管口的电势和毛细管口与收集器之间的距离；环境参数，如溶液温度、纺丝环境中的空气湿度和温度、气流速度等。
溶液黏度对纤维性能的影响
同轴静电纺丝
同轴静电纺是在静电纺的基础上改造而来，其基本原理是在两个内径不同但同轴的毛细管中分别注入芯质和壳质溶液，二者在喷头末端汇合，在电场力的作用下固化成为复合纳米纤维。
同轴静电纺丝解决了纺丝时纺丝液必须是均一体系的缺陷，所制备的同轴纤维在均匀性、连续性上都优于其它方法得到的纤维。
采用同轴静电纺丝的方法可以制得中空纤维和纳米复合纤维等。
应用
静电纺丝技术制备的纳米纤维，具有比表面积大、孔隙率高、尺寸容易控制、表面易功能化（如表面涂覆、表面改性）等特点，在许多领域都有重要的应用价值。
静电纺丝纳米纤维在过滤以及个体防护方面可以用于水处理、防护服、口罩等；在传感器领域可以用作电阻传感器、光学传感器等；在化工领域可以用于催化剂等；在生物医学领域可以用于伤口敷料、组织工程支架、药物载体等。