静电纺丝的原理和应用
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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
Page 5
2、原理
最简单的装置图
如何制备可 控的纤维呢？
Page 6
3、实例
改变原料
Bonino, Christopher A. Small, 2012, 8:1928.
Page 7
3、实例
改变接收装置
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。
Daming Zhang. Nano.Letters, 2008
Page 8
3、实例
特定图样 相互连接 的纳米管
Page 9
4、展望
催化 能源 传感 未来的潜在 应用领域 化妆
生物
过滤
Page 10
自洁
4、展望
静电纺丝的不足
1、纳米纤维较脆，缺乏韧性.
2、制备时影响参数太多！ 3、理论研究不成熟.
无法实现产业化应用!
Page 11
参考文献
I.
Yarin A, Koombhongse S. Taylor cone and jetting from liquid droplets in electrospinning of nanofibers[J].Journal of Applied Physics, 2001,90:4836.
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。
Page 3
2、原理
聚合物溶液或熔体 高压静电 液体带电，形成泰 勒锥 电压升高 液滴克服表面张力 形成喷射细流 溶剂挥发或冷凝
类似无纺布状的纤 维集合体。
Page 4
2、原理
射流的运动
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：
II. Hartman A, Brunner D. Jet break-up in electrohydrodynamic atomization in the cone-jet mode[J]. J. Aerosol Sci, 2000, 31:65. III. Daming Zhang and Jiang Chang. Electrospinning of three-dimensional nanofibrous tubes with controllable architectures[J]. Nano.Letters, 2008, 8:3283. IV. Bonino, Christopher A.; Efimenko, Kirill. Three-dimensional electrospun alginate nanofiber mats via tailored charge repulsions[J]. Small, 2012, 8:1928. V. Theron, A; Zussman, E. Electrostatic field-assisted alignment of electrospun nanofibres[J]. Nanotechnology, 2001, 12:384.
Page 12
谢谢观赏！
泰勒锥
由于电压，液滴产生电荷斥力， 喷丝口表面的液滴被拉长；当达 到临界电压时， 液滴就会从球状 变为锥状。这就是泰勒锥，锥形 的半角是49.3°。而当电荷斥力 大于表面张力时，液体表面就会 喷射液流。
Page 14
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
背景
Fra Baidu bibliotek
原理
实例
展望
Page 2
1、背景
1、发展历程 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。 2、优点 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
Yarin A. Journal of Applied Physics, 2001
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2、原理
最简单的装置图
如何制备可 控的纤维呢？
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3、实例
改变原料
Bonino, Christopher A. Small, 2012, 8:1928.
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3、实例
改变接收装置
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。
Daming Zhang. Nano.Letters, 2008
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3、实例
特定图样 相互连接 的纳米管
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4、展望
催化 能源 传感 未来的潜在 应用领域 化妆
生物
过滤
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自洁
4、展望
静电纺丝的不足
1、纳米纤维较脆，缺乏韧性.
2、制备时影响参数太多！ 3、理论研究不成熟.
无法实现产业化应用!
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参考文献
I.
Yarin A, Koombhongse S. Taylor cone and jetting from liquid droplets in electrospinning of nanofibers[J].Journal of Applied Physics, 2001,90:4836.
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。
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2、原理
聚合物溶液或熔体 高压静电 液体带电，形成泰 勒锥 电压升高 液滴克服表面张力 形成喷射细流 溶剂挥发或冷凝
类似无纺布状的纤 维集合体。
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2、原理
射流的运动
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：
II. Hartman A, Brunner D. Jet break-up in electrohydrodynamic atomization in the cone-jet mode[J]. J. Aerosol Sci, 2000, 31:65. III. Daming Zhang and Jiang Chang. Electrospinning of three-dimensional nanofibrous tubes with controllable architectures[J]. Nano.Letters, 2008, 8:3283. IV. Bonino, Christopher A.; Efimenko, Kirill. Three-dimensional electrospun alginate nanofiber mats via tailored charge repulsions[J]. Small, 2012, 8:1928. V. Theron, A; Zussman, E. Electrostatic field-assisted alignment of electrospun nanofibres[J]. Nanotechnology, 2001, 12:384.
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泰勒锥
由于电压，液滴产生电荷斥力， 喷丝口表面的液滴被拉长；当达 到临界电压时， 液滴就会从球状 变为锥状。这就是泰勒锥，锥形 的半角是49.3°。而当电荷斥力 大于表面张力时，液体表面就会 喷射液流。
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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
背景
Fra Baidu bibliotek
原理
实例
展望
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1、背景
1、发展历程 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。 2、优点 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