熔體靜電紡絲中的震盪拔河效應

《熔體靜電紡絲中的震盪拔河效應》是依託北京化工大學，由劉勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：熔體靜電紡絲中的震盪拔河效應
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉勇

項目摘要

熔體靜電紡絲不需要溶劑，比溶液靜電紡絲環境友好、成本低、效率高，越來越受到國際科學界和工業界的重視，但是其纖維直徑偏大，成了制約其發展的瓶頸。申請者曾分別嘗試了升高溫度、添加超支化高分子降粘劑、添加增塑劑等多種方法來降低熔體粘度，以獲得小直徑纖維，但除了少量纖維直徑能小於200納米外，多數還是微米級。造成纖維直徑偏大的主要原因是熔體內高分子線團纏結程度大且解纏困難，熔體的粘度大，高分子鏈不易滑移出來而成纖。借鑑工業上已成功的振動力場降低粘度的方法，本課題擬引入震盪電場力，通過大量實驗和介觀模擬深入考察熔體靜電紡絲過程中的震盪拔河效應－電場力的震盪幅度、頻率、波形以及射流上電荷性質對纖維直徑、高分子線團解纏、分子鏈取向及運動軌跡的影響規律。研究結果將對深刻理解靜電紡絲過程中的分子鏈運動規律等基礎物理現象、獲得大批量高性能的納米級纖維製備方法、開創納米纖維大規模套用的新時代具有十分重要的意義。

結題摘要

本項目通過引入介觀模擬方法和系列深入實驗，研究了不同形式的震盪電場下熔體靜電紡絲過程中分子鏈的受力、拉伸、解纏、纖維結晶度和分子鏈取向等進行了深入研究。深入開展了震盪電場對熔體靜電紡絲過程影響的實驗研究，發現震盪電場可以在一定的條件下減小熔體靜電紡絲纖維直徑，揭示了震盪電場對熔體靜電紡絲過程中分子鏈解纏結的有益作用，不僅降低了纖維直徑，還促進了纖維結晶度的提高，為熔體靜電紡絲的工業化奠定了重要基礎。研究了重力-電場力不同角度耦合情況下分子鏈的動力學變化過程的不同，發現了離心力對紡絲過程影響明顯，並進行了重點研究，發展了很有工業化套用前景的離心熔體靜電紡絲方法。開展了電場誘導相分離靜電紡絲體系的DPD模擬及實驗研究。截止到目前，在項目支持下，共發表標註的文章29篇，其中SCI文章14篇；申請專利19項，其中9項已獲得授權；參加國內外學術會議18人次，有力宣傳了項目取得的科研結果。在項目研究期間，項目負責人與國內外科學家進行了學術交流與合作，先後組織了4次全國級別的學術沙龍和一次全國靜電紡絲大會，為我國靜電紡絲領域的學術交流和合作發展貢獻了自己的力量。該項目的研究，對推動離心熔體靜電紡絲這種非常有工業化前景的新型紡絲方法製備出高性能的納米纖維，進而推動科技進步和造福人民民眾發揮積極作用。