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变参数下静电纺纳米纤维形成过程的基础研究
结题报告
批准号:
50973014
项目类别:
面上项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
覃小红
依托单位:
学科分类:
E0304.通用高分子材料
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
覃志东、杨恩龙、贾琳、窦冠显、王慧
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中文摘要
静电纺纳米纤维在参数改变时其纺丝过程中的形态、稳定性、直径等都将发生改变,是一个相当复杂的过程。很多文献对其形成过程进行了基础研究。但所有这些研究要么局限于简单的模型(等温、不可压、简单流变模型等),要么借助于简化的实验模型(如仅研究纳米纤维弯曲不稳定性发生之前的区域),所以在前人的基础我们还可以做很多工作。 本研究将从麦克斯韦的电场流体方程、N-S方程和流体本构方程出发,充分考虑各参数(溶液性质、工艺参数和环境条件)的作用,建立纤维直径与纤维运动距离在不同参数下的标度率模型。同时,在此基础上,量化参数,构建三阶段射流/电场两相流模型,并采用POLYFLOW 和FLUENT进行数值模拟,对纳米纤维的成丝过程进行研究、预测,对纳米纤维的结构进行优化,结果应用于静电纺丝参数优化,预测产品的性能,形成设计加工有自主产权的先进设备的能力,并且为发展新型静电纺工艺奠定理论基础。
英文摘要
随着静电纺丝的快速发展,如何控制纺丝拉伸工艺越来越重要。尤其是建立纺丝完整的拉伸模型。静电纺丝是采用电场拉伸带电聚合物或熔体的一种方法起源于二十世纪三十年代,纺制的纤维大概在100纳米左右。在静电纺丝过程中,由于多个复合力的作用让纤维从泰勒锥拔出,产生完全不稳定性,前期关于射流形态、锥状表面,射流路径的稳定性等已经建立了相关模型,模型体现了关于表面张力和粘滞力的作用。对于射流半径沿轴向变化率已经有常规模型,但是几乎没有不同阶段多参数射流半径沿轴向变化率模型。前人已经建立了一些模型关于稳定性静电纺纳米纤维在参数改变时其纺丝过程中的形态、稳定性、直径等都将发生改变,是一个相当复杂的过程。很多文献对其形成过程进行了基础研究。但所有这些研究要么局限于简单的模型(等温、不可压、简单流变模型等),要么借助于简化的实验模型(如仅研究纳米纤维弯曲不稳定性发生之前的区域),所以在前人的基础我们还可以做很多工作。 本研究从麦克斯韦的电场流体方程、N-S方程和流体本构方程出发,充分考虑各参数(溶液性质、工艺参数和环境条件)的作用,建立纤维直径与纤维运动距离在不同参数下的标度率模型。同时,在此基础上,量化参数,构建三阶段射流/电场两相流模型,并采用POLYFLOW 和FLUENT进行数值模拟,对纳米纤维的成丝过程进行研究、预测,对纳米纤维的结构进行优化,结果应用于静电纺丝参数优化,预测产品的性能,形成设计加工了有自主产权的先进设备的能力,并且为发展新型静电纺工艺奠定理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s12221-010-0632-7
发表时间:2010-09
期刊:Fibers and Polymers
影响因子:2.5
作者:X. Qin;Dongqun Xin
通讯作者:X. Qin;Dongqun Xin
DOI:--
发表时间:--
期刊:东华大学学报(自然科学版)
影响因子:--
作者:王慧;覃小红;曹建华;张杰
通讯作者:张杰
Effect of different solvents on poly(caprolactone) (PCL) electrospun nonwoven membranes
不同溶剂对聚己内酯(PCL)电纺非织造膜的影响
DOI:10.1007/s10973-011-1640-4
发表时间:2012-03-01
期刊:JOURNAL OF THERMAL ANALYSIS AND CALORIMETRY
影响因子:4.4
作者:Qin, Xiaohong;Wu, Dequn
通讯作者:Wu, Dequn
DOI:10.1177/1528083712446385
发表时间:2013-07
期刊:Journal of Industrial Textiles
影响因子:3.2
作者:Qin XH;Dou GX;Jiang GJ;Zhang S
通讯作者:Zhang S
Structure and Property of Electrospun PAN Nanofibers by Different Pre-oxidated Heating Rates
不同预氧化加热速率静电纺PAN纳米纤维的结构与性能
DOI:10.1177/1528083710394889
发表时间:2011-01
期刊:Journal of Industrial Textiles
影响因子:3.2
作者:Qin XiaoHong
通讯作者:Qin XiaoHong
基于电荷中和的纳米纤维摩擦包芯成纱的宏量制备与机理研究
  • 批准号:
    52373032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    覃小红
  • 依托单位:
窄分布微纳米纤维集合体形成机制与可控聚集研究
  • 批准号:
    51973027
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    覃小红
  • 依托单位:
基于微三角区的纳米纤维定向集聚连续成纱机理及批量制备
  • 批准号:
    51773037
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    覃小红
  • 依托单位:
基于喷气涡流下取向微纳米纤维成纱的演化过程与机理研究
  • 批准号:
    51373033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    覃小红
  • 依托单位:
Taylor锥多喷头静电纺规模制备微纳米纤维的力学模型及机理研究
  • 批准号:
    11172064
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    覃小红
  • 依托单位:
基于表面电荷作用下静电纺纳米纤维的力学模型
  • 批准号:
    10602014
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    覃小红
  • 依托单位:
国内基金
海外基金