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同軸靜電紡絲的基本原理：在電紡過程中兩種溶液在毛細(xì)管口處匯合時(shí)間較短,且兩種溶液的擴(kuò)散系數(shù)較低,因此兩種紡絲液在固化前不會混合。對內(nèi)外層液體施加高壓電場,內(nèi)層溶液的電荷逐漸遷移到外層溶液表面。隨著電壓升高,電場力變大,外層溶液表面的電荷量逐漸増加;當(dāng)電荷聚集到一定程度,電荷的排斥力増大,外層溶液被拖拽并拉伸,在紡絲噴頭處形成復(fù)合泰勒錐,繼而從泰勒錐體拉伸出由殼層包被著核層聚合物的同軸復(fù)合結(jié)枃;復(fù)合泰勒錐被進(jìn)一步牽伸成芯殼結(jié)構(gòu)噴射細(xì)流,在拉伸的過程中經(jīng)過強(qiáng)烈的鞭動、彎曲變形。隨著溶劑在細(xì)流牽伸過程中快速揮發(fā)和噴射流的逐漸細(xì)化,最終在接收裝置上收集到復(fù)合結(jié)枃的超細(xì)纖維膜。

在紡絲過程中,泰勒錐外層液體對內(nèi)層液體的穩(wěn)定機(jī)理如下:

(1)用粘彈性液體介質(zhì)取代外層液體(當(dāng)普通電紡中為空氣)。當(dāng)外層液體被進(jìn)一步作為殼拉伸時(shí),殼液體的拉伸給予了界面更大的彈性,從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步穩(wěn)定內(nèi)層液體的作用。

同軸靜電紡絲的技術(shù)特點(diǎn)如下: 在同軸電紡過程中,外層溶液受到電場力的拉伸,而內(nèi)層溶液只受到外層溶液的粘性摩擦力作用。由于在電紡復(fù)合結(jié)枃?yán)w維時(shí),不同性質(zhì)的材料相匯聚,因此使得同軸電紡對實(shí)驗(yàn)參數(shù)變得較為敏感。從一方面來說,同軸靜電紡絲順利進(jìn)行的關(guān)鍵在于復(fù)合泰勒錐的穩(wěn)定性:從另一方面來說,復(fù)合泰勒錐和噴射細(xì)流的穩(wěn)定性又直接影響著同軸靜電紡絲的電紡效果,即噴射細(xì)流的不穩(wěn)定性在很大程度上影響著復(fù)合纖維的結(jié)構(gòu)。復(fù)合泰勒錐的形成取決于內(nèi)層液體能否在被拉伸的同時(shí),與外層液體共同作用形成復(fù)合細(xì)流。因此,有必要對電紡過程中內(nèi)層液體的受力情況進(jìn)行分析,以此了解內(nèi)層溶液如何被拉伸形成復(fù)合細(xì)流。

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