鞘气聚焦电纺射流喷射的电学特性

开展了鞘气聚焦高效率纺丝射流喷射的研究。搭建了带有微弱电流检测模块的鞘气聚焦电纺喷射实验平台,讨论了鞘气约束作用下纺丝射流的流变与运动行为,结合理论模型分析了鞘气供气压强等工艺参数对纺丝电流的作用规律。实验显示：鞘气聚焦促进了射流的拉伸细化,降低了射流喷射临界启动电压,减小了纳米纤维的直径、提高了电纺纳米纤维的均匀性。当供气压强由0kPa上升到50kPa时,射流喷射平均临界启动电压由10.2kV降低至2.9kV;施加电压为4kV时,经4.4s产生峰值为532nA的冲击电流,稳定喷射阶段纺丝电流为300～500nA。鞘气聚焦还减小了射流直径和表面电荷密度,纺丝电流减小至没有鞘气聚焦时纺丝电流的1/7;纺丝电流随着鞘气压强、喷头至收集板距离的增加而降低,随着施加电压和溶液质量百分数的增加而增大。得到的结果表明：鞘气聚焦抑制了射流喷射过程的电荷干扰,减小了纺丝射流直径,提高了静电纺丝的稳定性。该方法为改善静电纺丝技术的控制水平提供了新的途径。

气辅式多射流纳米颗粒高效静电雾化喷射

研究了一种带辅助气体的新型纳米颗粒多射流高效雾化喷射技术。开发了带有辅助气流的多喷嘴静电雾化喷头,引导辅助气体均匀分布于各喷嘴四周形成稳定鞘层气流,从而对带电雾化射流产生拉伸与约束作用,而形成的鞘层气流降低了表面电荷密度,克服了带电喷嘴间的电场干扰,实现了多雾化射流的稳定、持续喷射。研究了静电雾化多射流的喷射、沉积行为,分析了辅助气体供气压强对射流喷射临界启动电压和纳米颗粒均匀性的影响规律。实验结果显示:辅助鞘层气流降低了射流喷射临界启动电压和雾化颗粒直径,提升了雾化纳米颗粒的均匀性。辅助气体供气压强从0kPa增加到50kPa时,雾化多射流喷射临界启动电压从4.9kV降低至2.8kV,纳米颗粒平均直径从845.267nm下降至528.06nm。结果表明:鞘层气流的引入为纳米颗粒的多射流、快速喷射提供了一种有效的技术手段,有助于推动静电雾化技术的应用发展。