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靜電紡絲技術與傳統紡絲技術有著明顯的不同,即靜電紡絲技術通過靜電力作為牽引力來制備超細纖維。如圖中所示,在靜電紡絲工藝過程中,將聚合物熔體或溶液加上幾千至幾萬伏的高壓靜電,從而在毛細管和接地的接收裝置間產生一個強大的電場力。當電場力施加于液體的表面時,將在表面產生電流。相同電荷相斥導致了電場力與液體的表面張力的方向相反。
這樣,當電場力施加于液體的表面時,將產生一個向外的力,對于一個半球形狀的液滴,這個向外的力就與表面張力的方向相反。如果電場力的大小等于高分子溶液或熔體的表面張力時,帶電的液滴就懸掛在毛細管的末端并處在平衡狀態。隨著電場力的增大,在毛細管末端呈半球狀的液滴在電場力的作用下將被拉伸成圓錐狀,這就是Taylor錐。
當電場力超過一個臨界值后,排斥的電場力將克服液滴的表面張力形成射流,而在靜電紡絲過程中,液滴通常具有一定的靜電壓并處于一個電場當中,因此,當射流從毛細管末端向接收裝置運動的時候,都會出現加速現象,這也導致了射流在電場中的拉伸,終在接收裝置上形成無紡布狀的納米纖維。 |
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