静电纺纳米纤维的纺程形态模拟

采用计算流体动力学(CFD)对静电纺射流进行计算机模拟,采用POLYFLOW软件在二维空间上对稳定段射流的运动形态进行2D模拟,采用FLUENT软件对不稳定段射流运动形态进行3D模拟.采用专用前处理软件GAMBIT建立几何模型和生成网格.模拟结果显示:当溶液流速不变时,射流直径随牵伸力的增加而变小;但当牵伸力太大时,射流在运动的过程中不再仅仅是变细,在某一位置会出现先变粗再变细的情况;当牵伸力达到一定程度时,稳定射流消失.对于不稳定射流的模拟结果发现:在牵伸力小的情况下,射流容易发生弯曲;在牵伸力大的情况下,射流发生弯曲的位置即不稳定点离喷头远.模拟结果与实验结果十分吻合.

氯化锂对静电纺PVA溶液稳定段射流的影响

静电纺丝过程中,当溶液完全绝缘或施加电压不够高时,静电力不能克服溶液的表面张力,纺丝无法进行。为克服这个问题,需在溶液中加入盐。用聚乙烯醇纺丝液,当添加的LiCl质量分数不同时,纺得的纳米纤维直径从大到小排列顺序为:1%LiCl>0.8%LiCl>0.5%LiCl>0.2%LiCl。研究了LiCl质量分数对轴向坐标的射流半径的影响机制,推导出直线段(稳定段)部分射流半径与轴向坐标符合r^z-1/2的关系,并通过测量添加不同质量分数LiCl的聚乙烯醇纺丝液的射流半径进行实验验证,结果表明实验值与理论值完全吻合。