明胶水溶液静电纺丝成形研究

以水为溶剂制备明胶溶液进行静电纺丝,在60 ℃～65 ℃纺得明胶超细纤维,探讨了溶液质量分数、静电电压及纤网收集距离等因素对明胶/水溶液体系静电纺丝成形的影响。结果表明,在60 ℃及65 ℃时,明胶溶液的黏度随其质量分数的增加而大幅上升,呈2次指数关系;随着明胶溶液质量分数的降低（从25%降到15%）,所得纤维平均直径减少（从266.5 nm降为167.7 nm）;随着静电纺丝电压升高,纤维直径下降,当电压大于17 kV以后其变化趋于平缓;改变静电纺丝收集距离,从11 cm到21cm,电纺所得的纤维直径为165～210 nm,变化幅度不大。     

静电纺丝法制备聚己内酯/石墨烯复合材料纳米纤维

利用静电纺丝方法制备了聚己内酯(PCL)/石墨烯复合纳米纤维,对电纺纳米纤维的表面微观形貌、热性能和力学性能等进行了表征,并研究了石墨烯的加入量、PCL浓度、电纺电压、接收距离等参数对复合纤维性能的影响.研究结果表明:当加入石墨烯质量分数为0.27%时,得到的电纺纳米纤维的力学性能提高最大,拉伸强度增加48.6%,杨氏模量增加66.0%;当PCL质量分数为11%,电纺电压为28kV,接收距离为35cm,电纺液流速为6mL/h时,电纺过程稳定,可以得到直径均匀的纳米纤维.     

空间电场对单根纳米纤维沉积的影响分析

基于近场静电纺丝,分别讨论单根纳米纤维在平面硅片、图案化硅片基底上的沉积规律.当收集板运动速度大于纳米纤维喷射速度时,将获得直线状纳米纤维;而当收集板运动速度小于纳米纤维喷射速度,纳米纤维易受电场力和电荷排斥力的影响而产生弯曲鞭动,并缠绕成纳米纤维带或螺旋状结构.采用图案化硅基作为收集板时,电场分布发生变化,微结构表面电场强度大于其他区域.纳米纤维在微结构表面产生聚集,且微结构表面电场的增强也加快纳米纤维喷射速度.     

静电纺丝法制备醋酸丁酸纤维素超细纤维

采用单因素水平实验法,对所收集到的静电纺样品通过SEM进行微观形貌分析,探究醋酸丁酸纤维素（CAB）在静电纺丝时最佳浓度、电纺电压和接收距离。实验结果表明,20wt%的CAB溶液在25KV电压下,水平接收距离为20cm时静电纺出的纤维膜最佳。     

电纺直写稳态射流的建模与仿真

基于Maxwell粘弹性力学理论,构建了电纺直写稳态射流力学仿真模型.从仿真与实验角度分别考察了施加电压、供液速度、喷头至收集板距离等工艺参数对射流流变行为的作用规律.结果表明,射流流变学的仿真结果与实验结果相符合,对稳态射流形态具有较好的预测性,有助于掌握射流流变规律,实现电纺直写过程的有效调控.     

静电纺丝聚丙烯腈纳米纤维工艺参数与纤维直径关系的研究

采用静电纺丝方法来纺制聚丙烯腈（PAN）纳米纤维毡研究了质量分数、电压、针孔孔径、纺丝液中LCl的含量、接受距离等参数对纤维直径及离散度的影响，采用扫描电镜来观察纤维的直径及其形态。采用正交试验设计法，发现纺丝液的质量分数与纺丝液中LiCl的含量是影响纤维直径最重要的参数。经过优化，纺制出最小直径为98nm的纳米纤维。     

反应静电纺丝法制备超细三聚氰胺纤维

采用反应静电纺丝法制备了三聚氰胺超细纤维电纺膜.通过扫描电子显微镜(SEM)研究了纺丝过程中溶液黏度、纺丝电压、接收距离和电导率4个参数对超细纤维的形貌及平均直径的影响,并采用热重分析(TG)研究了电纺膜的耐热性能.结果表明,纤维平均直径d与溶液黏度η、纺丝电压V分别符合关系式d∝η0.33和d∝ V-0.25,纤维平均直径随接收距离增加先减小后增加,电导率的增加使纤维平均直径下降.当PVA质量百分数为8%、纺丝电压为18kV、固化距离为12.5cm、NaCl质量百分数为0.1%时可以纺制出表面光滑、平均直径为400-600nm、耐热性能良好的超细三聚氰胺纤维电纺膜.     

无针式碟形静电纺丝喷头不同圆周倾角的模拟与试验

设计一种新型无针式碟形静电纺丝喷头用以制备亚微米纤维。建立不同圆周倾角的碟形喷头几何模型,利用ANSYS Maxwell 3D电磁学分析软件模拟无针式碟形喷头的电压及电场强度分布,探究无针式碟形喷头不同圆周倾角对亚微米纤维直径及产量的影响。结果表明:碟形喷头边缘处的电场强度最大,在施加电压一致时,圆周倾角越大则碟形喷头边缘的电场强度越大;纺丝液与水平面夹角随着圆周倾角的增大而增大;利用不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)溶液进行纺丝,随着PAN质量分数的增加,亚微米纤维直径增加;随着碟形喷头圆周倾角的增加,亚微米纤维直径减小,产量增加。     

静电纺丝法制备SiW11V／PMMA复合纤维

用静电纺丝法制备了SiWuV/PMMA复合纤维.讨论了电纺电压、浓度和接收距离对PMMA成纤性和纤维形态的影响.利用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、红外光谱仪等对制备的Siw11V/PMMA复合纤维进行了表征.结果表明:电压为21kV,Siw11V/PMMA溶液的质量分数为15%～50%,喷口到接收板距离为20cm时制备的复合纤维最佳;Siw11V/PMMA复合纤维中Siw11V通过氢键与PMMA分子结合形成了复合物.     

熔体静电纺丝3D电场模拟

采用有限元分析软件ANSYS对熔体静电纺丝平台模型进行三维电场模拟。分析了纺丝系统在不同电压下的电场分布情况，重点讨论了内锥面喷头间距对纺丝尖端电场的影响。发现在间距为100mm时，内锥面喷头纺丝尖端场强分布最为均匀|纤维路径上的场强随着喷头数量、施加电压的增加而增加，随着喷头间距增加无明显变化；场强较强处出现在纺丝尖端和接收板边缘。在模拟基础上研发了新型一分四的熔体微分静电纺丝机，制备了均匀分布的纤维，为进一步设计纳米纤维宏量化生产的纺丝设备提供参考。     

水射流动力特性及破土机理

水射流破土效果取决于射流参数和土体参数,射流参数决定射流作用力的大小,而土体参数决定着土体临界破坏力. 通过射流动力特性及其破土机理分析,揭示了射流参数与土体参数之间存在的内在联系,建立了水射流破土的理论方程. 该方程解决了以往在射流破土过程中参数选取的随意性或无法确定射流参数的问题.     

酞菁功能化纤维素纳米纤维的制备与表征

通过静电纺丝技术制备乙酸纤维素纳米纤维,经水解、氧化处理后将四氨基钴酞菁共价固定于纳米纤维表面,制备得到酞菁功能化纤维素纳米纤维．通过场发射扫描电子显微镜和紫外可见漫反射光谱对纳米纤维进行表征．利用单因素法研究酞菁的最佳固定量,结果表明：氧化温度30℃,高碘酸钠浓度25mmol／L,氧化时间7h,四氨基钴酞菁溶液浓度20mmol／L时,纳米纤维表面酞菁固定量达到365μmol／g．     

电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响和规律

电流体动力喷射3D打印是一种新型微纳增材制造技术,它具有成本低、结构简单、精度高、打印材料广泛等突出特点和优势.但是,由于电流体动力喷射3D打印的打印速度快、喷嘴和基底打印距离小,特别是对于微尺度特征图形的打印,其实际图形及打印质量难以直接观测,而且影响打印图形精度和质量的工艺参数较多,各个工艺参数相互耦合和相应作用.因而直接有效的控制打印图形的精度(线宽)和质量(线边缘粗糙度)是其面临的一个挑战性难题.本文提出一种通过调整打印工艺参数间接控制泰勒锥形状和尺寸,进而实现对于打印图形精度和质量有效控制的新方法.建立了线宽与工艺参数、材料性能和基底关系的理论模型;通过实验,系统研究并揭示了电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响及其规律;优化出针对同一喷嘴较为理想的喷印工艺窗口;并通过典型实验工程案例研究,采用内径60μm喷嘴实现了最小线宽3μm打印,验证了实验研究结果的正确性和有效性.本文提出的方法和实验研究结果为电流体动力喷射3D打印的打印精度、图形质量和打印稳定性改进及提高奠定了基础,并为简化和易于操作提供了一种切实可行的方法.     

Theoretical Mechanism Analysis of 3D Free Surface Electrospinning

Electrospinning is a new type of free-end spinning built on the electric field. The electric force of polyacrylonitrile( PAN)polymer solution overcomes the surface tension of the solution,and then it causes wave and forms jet flow. In the process of injection,the solution is evaporated or solidified,eventually forming a fiber on the receiving device. Different from ordinary single needle head,in the study,a new type of 3D free surface spinneret is used to produce multiple jets at the same time, and this will greatly improve production efficiency. In the paper,the model of 3D free surface is analyzed by the theory of fluid mechanics. The relationship among the wave length,surface tension and the electric field is obtained.After the mechanical analysis on the stable period of the jet,the relationship between the jet radius and the distance from the spinneret to jet is carried out. At the same time the relationship between the jet velocity and the tensile force is carried out. After mechanics analyzing on the unstable period of the jet,it can be concluded that the radius of the jet is inversely proportional to one half power of the distance from the jet to the spinneret,and the electrostatic spinning jet's velocity is directly proportional to one half power of the tensile force. After the mechanical analysis of the unstable period of the electrospinning jet,it can be concluded that the radius of the jet is inversely proportional to one fourth power of the jet intercept point distance.     

聚苯胺纳米纤维的界面聚合法合成及电化学电容行为

利用盐酸和四氯化碳的水/油两相界面,通过界面聚合法合成具有良好纳米纤维结构的聚苯胺,用这种聚苯胺纳米纤维为活性物质制备电极,以1 mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等技术研究其电化学电容行为。研究结果表明,合成的聚苯胺的直径为50～100 nm,长度为500nm至几微米不等,且纤维之间相互交织缠绕,形成网状形貌;聚苯胺纳米纤维电极材料的功率特性与循环性能优于用传统化学氧化法合成的颗粒状聚苯胺材料的性能,在5 mA放电电流下,其比电容可达317 F/g,20mA放电电流下比电容仍维持300 F/g左右,500次循环容量衰减在4%以内。     

基于废热的制冷循环系统研究与设计

针对废弃热量利用率低的问题,深入研究喷射制冷循环系统的工作原理和主要的内部结构,对喷射制冷循环系统的工作过程进行建模分析,得出系统中主要工作参数之间的数学关系。然后引入蒸汽压缩制冷原理,设计一个增压喷射制冷循环系统,对系统的性能特点进行详细分析,并给出在不同现实需求下的改进优化策略。测试结果表明设计的增压喷射制冷循环系统可以提高低品味的热量的利用率。     

液相/粉末等离子射流形态特征可视化分析

用标准化相同二阶中心矩椭圆的长短轴比作为等离子射流形态的特征值,以反映射流温度、速度等相关工艺参数的变化,建立了等离子熔射成形过程在线可视化数据模型.实验中使用计算机视觉及图像处理技术研究了液相/粉末等离子熔射射流特征值与熔射能量相关工艺参数之间的关系.结果表明:随着熔射功率的增大,射流的特征值也增大,而液相熔射的特征值小于粉末熔射的特征值;随着Ar工作气体流量的增大,射流特征值并非增大而是减小.     

高压受限电弧等离子体发生器实验研究

电热化学发射中，等离子体发生器的放电是电能转化为热能的重要阶段。该文在自由喷射等离子体发生器实验装置上分别对不同毛细管几何参数、不同贮能水平以及不同毛细管材料等3种情况进行了放电实验研究及分析，得出了负载效率、峰值电流、平均电阻等测量参数与贮能水平和毛细管几何参数之间的关系。