基于表面电荷作用下静电纺纳米纤维的力学模型

静电纺丝是建立在电场基础上的一种新型自由端纺丝法, 它是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。纳米纤维的诱惑力在于它的各种广泛的应用：从防护服、滤布到生物医学上的伤口缝合、药物传输系统等。我国此类设备与产品至今依赖进口。在静电纺丝过程中，如果纺丝液完全绝缘或者使用的电压不够高，静电力就不能克服表面张力，这时无法纺制出纤维。而加一些电解质在溶液中，增加了溶液的导电性及射流的表面电荷，使得纤维非常容易纺制出来。由于表面电荷的作用非常关键，建立其精确的力学模型已显得非常迫切。?本项目从波尔兹曼分布律出发，对纤维/表面电荷/电场的三者间的相互作用进行理论研究。建立流体表面电荷、流体密度、表面张力与流速之间的关系式，并对纤维纺程进行模拟。理论研究的结果应用于虚拟设计静电纺丝工艺的关键部件，对各种参数进行优化，预测产品的性能，并与实验比较，形成设计加工有自主产权的先进设备的能力。