靜電紡絲原理

靜電紡絲原理

電紡絲( electrospinning) 又稱靜電紡絲( electrostatic spinning) , 是一種利用聚合物溶液或熔體在強電場作用下形成噴射流進行紡絲加工的工藝。近年來, 電紡絲作為一種可制備超精細纖維的新型加工方法, 引起了人們的廣泛關注。理論上, 任何可溶解或熔融的高分子材料均可進行電紡絲加工。目前世界上已成功進行電紡絲加工的聚合物超過30 種, 包括DNA、膠原、絲蛋白等天然高分子, 以及聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚酰亞胺、尼龍、聚乙烯醇、聚己內酯、聚氨酯等合成高分子。
原理
在電紡絲過程中, 噴射裝置中裝滿了充電的聚合物溶液或熔融液。在外加電場作用下, 受表面張力作用而保持在噴嘴處的高分子液滴, 在電場誘導下表面聚集電荷, 受到一個與表面張力方向相反的電場力。當電場逐漸增強時, 噴嘴處的液滴由球狀被拉長為錐狀, 形成所謂的 泰勒錐 ( Taylorcone) 。而當電場強度增加至一個臨界值時, 電場力就會克服液體的表面張力, 從 泰勒錐中噴出。噴射流在高電場的作用下發生震蕩而不穩, 產生頻率*的不規則性螺旋運動。在高速震蕩中, 噴射流被迅速拉細, 溶劑也迅速揮發, 終形成直徑在nm級的纖維, 并以隨機的方式散落在收集裝置上, 形成無紡布。