摘要：聚合物熔体静电纺丝技术是纳米纤维绿色高效制备的重要途径。但受限于熔体黏度高、导电性差和射流冷却快,制备纤维的平均直径往往分布在数百纳米至几十微米,远未达到直径小于100 nm的纳米材料。熔体电纺过程涉及驱动力、表面张力、熔体黏度和射流热交换速率等多种影响成型纤维直径的因素,各因素间相互影响,这使得熔体静电纺丝的纤维细化机理极其复杂。为此,文中从熔体泰勒锥形成和射流牵伸细化2个阶段出发,归纳分析了现有熔体电纺纤维细化研究的方法、工艺及材料体系对纤维直径的影响。研究表明,通过装置设计、材料体系调控和工艺优化来缩小泰勒锥尺寸、增大驱动力、降低熔体黏度并尽量延长射流牵伸细化时间是纤维细化的关键。射流运动状态与温度变化检测系统的设计、高电导率低黏度绿色纺丝专用料的开发以及吹-吸热气流辅助纺丝系统的设计等是熔体电纺纤维细化的研究趋势。

摘要：碳纤维石墨化可以使其结构趋向于理想石墨结构,拉伸模量大幅提升,因此石墨化碳纤维广泛应用在航空航天等尖端技术领域。本文对比分析了碳纤维石墨化设备优缺点,详细介绍了激光超高温加热等新式石墨化方法及促进石墨化进程的相关工艺,进一步从微观结构层面分析影响力学性能的因素,为高模量碳纤维制备技术的研究提供理论及实践参考。指出目前主流的石墨体间接加热技术由于温度限制阻滞了碳纤维模量的进一步提升,克服高温限制且高效高质量、节能环保的石墨化技术是未来的发展趋势;应从组成碳纤维的分子层面去分析把握碳纤维的结构演变,进而优化控制石墨化工艺及设计相关石墨化设备,不断改善碳纤维石墨化结构,逐步趋向于力学性能的理论值。

摘要：目前聚合物熔体电纺技术制备的纤维大多以杂乱无序的无纺布形式存在,限制了电纺技术在组织工程支架以及机器人等需要有序结构领域的应用。本文将熔体电纺技术与三维运动平台相结合,采用自主设计的熔体电纺可控成型实验装置,对聚己内酯(PCL)进行熔体直写静电纺丝,获得了有序纤维。研究了喷头移动速度、接收距离和纺丝电压对熔体直写电纺纤维沉积形貌的影响。结果表明,纤维直径随着喷头移速、接收距离和纺丝电压的增大而减小,其中接收距离的改变对直径的影响最为显著;接收距离的增大虽然有利于纤维的细化,但是距离过大会使纤维沉积的有序性变差;当射流下落速度与喷头移动速度相匹配时,射流才能实现有序沉积;增大接收距离和纺丝电压会引起射流鞭动,需要相应地增大喷头移动速度才能实现有序沉积。

摘要：熔体离心纺丝技术具有纺丝效率高,制备的纤维取向度高的优势,但目前仍处于发展初期,制备的纤维直径较粗,相关工艺和纤维细化方法研究较少。对此通过自主研制的熔体微分离心纺丝装置,选用流动性能较好的聚丙烯材料进行熔体离心纺丝研究,在不同条件下进行离心纺丝实验,并引入气流辅助纺丝,大大细化了纤维直径,成功制备了超细纤维;设计了正交试验以探究不同工艺参数对其成纤效果的影响权重,为熔体离心纺丝的进一步发展提供一定理论和实验参考。

摘要：作为一种新型的微纳制造技术,熔体直写电纺被广泛用于组织工程支架的可控制备,有序的纤维沉积是该领域应用的前提条件。对于支架成型精度的探究,本文使用生物可降解材料聚己内酯(PCL),采用自行设计的熔体电纺三维可控成型设备进行实验,考察了纤维间距对二维并行纤维沉积形貌及成型精度的影响,以及纺丝电压和网格大小对三维网格结构形貌及精度影响。结果表明,随着并行纤维设定距离的增大,纤维的沉积误差减小,并最终趋于平稳。对于三维网格结构,随电压的增加,最大沉积层数量先增大后减小,当纺丝电压为6kV时达到最大沉积层数15层。成型精度误差先减小后增大,当纺丝电压为7kV时,精度最高误差小于5%。随设定网格边长的增大,沉积层数不断增大。成型精度逐渐提高,当网格边长大于等于1.5mm时,沉积误差趋于稳定,并维持在5%左右。

摘要：随着纳米技术的发展,作为可制备纳米级纤维的静电纺丝技术也受到越来越多的关注。由于传统毛细管喷头生产效率低,纳米级纤维产业化受到限制。为使纳米级纤维产业化,研究者从静电纺丝微分喷头结构出发,围绕一种能够自发形成密集射流的微分喷头结构进行了大量的研究。从直线式、曲线式、平面式、曲面式、立体式微分喷头结构5个方面对流体微分静电纺丝喷头设计的基本原理和研究进展进行综述,并与传统单点式静电纺喷头进行了比较,为进一步研制新型流体微分静电纺丝喷头和纳米级纤维产业化制造提供参考。

摘要：可降解材料高强透气纤维膜在食品、药品包装等领域需求迫切。为了解决这一问题,提出了一种聚乳酸包装膜制备技术。采用单因素实验探究了热压温度、压力和时间对熔体微分电纺聚乳酸微纳米纤维膜拉伸强度和断裂伸长率的影响;使用Design-Expert 11软件设计实验并对实验结果进行分析,利用响应面法优化纤维膜热压工艺参数,并对得到的最佳值进行了实验验证。结果表明:经响应面法优化后的最佳热压工艺参数为热压温度40℃、热压压力4 MPa、热压时间6 s,此条件处理后的聚乳酸纤维热压膜单向平均拉伸强度为27.613 MPa,相较未处理纤维膜拉伸强度提升149.89%,与预测值的相对误差为0.684%,证明拟合效果良好。热压处理可有效增强熔体微分电纺聚乳酸纤维膜的拉伸强度,提高聚乳酸纤维膜产品在包装领域的应用潜力。

摘要：利用静电纺微纳米纤维进行药物递送可以实现药物的可控释放,近年来逐渐成为研究热点。为进一步推动静电纺丝在药物释放领域的应用,首先从静电纺载药纤维的制备技术出发,介绍了溶液、乳液、熔体电纺在制备载药纤维方面的特点及优缺点;随后归纳了静电纺载药纤维在药物释放方面的影响因素和药物负载方式;最后总结了静电纺载药纤维在透皮给药、黏膜给药和组织工程领域的最新研究进展,挖掘静电纺丝在药物递送领域的应用潜力。

摘要：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100 mm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。

摘要：液体输送在化工过程中起着至关重要的作用,目前的液体输送是主动的,需要消耗大量的能量,而自然界中部分生物可以实现无动力的液体输送。在能源匮乏的今天,模仿这些生物体无动力液体输送原理、结构,制得具有同样或超越其性能的仿生液体输送系统成为近年来的研究热点。通过列举自然界的特殊生物实例,分析这些生物所特有的结构、液体输送现象,阐述无动力液体输送机理。在此基础上对比分析相应的仿生液体输送系统的结构、制备材料、方法、特点等,指出随着各种新材料加工技术的出现,无动力液体输送系统从模仿单一的生物结构,向基于无动力液体输送原理设计新型结构的方向发展。最后提出该领域研究存在的挑战和未来研究方向,以促进该领域进一步的研究及工程应用。