DOI:10.1016/j.polymer.2020.122576
靜電紡絲是一項廣泛應用的技術，可用于制備適用于多種應用的納米纖維材料，其中一些應用是工業規模的。結果表明，在線測量位于納米纖維膜上的表面電勢可提供關于正在進行的過程和局部纖維形態的有效信息。提出了一個用來描述靜電紡絲過程中V的演化動力學及其在生產停止后衰減的模型。對于聚乳酸納米纖維，無論測試的處理條件如何，表面電勢均取決于纖維直徑和纖維間孔徑。提出了一種標度律，表明纖維直徑隨時間、表面電勢的初始行為特征以及穩態下測得的斜率而變化。與電流測量技術相結合，這是一種在線監測靜電紡絲過程的有效而強大的方法。此外，該方法還提供了關于存儲在纖維材料中的殘余電荷的信息，這對于通過靜電紡絲原位充電構造過濾應用的駐極體來說是一項重要的特征。
圖1.實驗裝置的示意圖，可以測量膜表面電勢（探針1）和膜底部的電勢（探針2）。
圖2.在PLA-S2條件下的靜電紡絲。a）在300s的靜電紡絲過程中以及停止靜電紡絲之后，膜（探針1）和收集器（探針2）上的表面電勢的演變。在PLA-S2條件下，在b）5s、c）30s和300s之后獲得的SEM圖片。
圖3.靜電紡絲過程中的電荷積累。纖維形成互連的電路，并且孔可以通過電阻-電容RpCp電路建模。
圖4.膜表面電勢的理論演變與時間、曲線的特征參數之間的函數關系。
圖5.a）電流（紅色三角形）和纖維直徑（藍色圓形）隨所施加電壓的變化。b）特征時間（紅色三角形）和斜率（藍色圓形）隨施加電壓的變化。c）在不同的施加電壓（PLA-S5、S6、S2和S7條件，比例尺=10 μm）下制備的PLA纖維的SEM圖片。
圖6.a）電流（紅色三角形）和纖維直徑（藍色圓形）隨聚合物濃度的變化。b）特征時間（紅色三角形）和斜率（藍色圓形）隨溶液中聚合物濃度的變化。c）由不同濃度聚合物溶液（PLA-S1、S2、S3和S4條件，比例尺=10 μm）制備的PLA纖維的SEM圖像。
圖7.a）電流（紅色三角形）和纖維直徑（藍色圓形）隨相對濕度的變化。b）特征時間（紅色三角形）和斜率（藍色圓形）隨相對濕度的變化。c）在各種環境相對濕度（PLA-S8、S2、S9和S10條件，比例尺=10 μm）下制備的PLA纖維的SEM圖像。
圖8.在PLA-S2條件下停止靜電紡絲后的表面電勢衰減（參見表1）。實驗數據（灰色線），僅具有兩個特征時間的模型（藍色短虛線），具有兩個特征時間和一個漸近線的模型（綠色虛線），僅具有三個特征時間的模型（虛線紅線）。
圖9.a）短時間（藍色圓形）和中等時間（紅色三角形），以及b）歸一化權重因子（As：藍色圓形，Am：紅色三角形，V∞：綠色正方形）隨發射極上施加電壓的變化。
圖10.a）短時間（藍色圓形）和中等時間（紅色三角形），以及b）歸一化權重因子（As：藍色圓形，Am：紅色三角形，V∞：綠色正方形）隨聚合物濃度的變化。
圖11.a）短時間（藍色圓形）和中等時間（紅色三角形），以及b）歸一化權重因子（As：藍色圓形，Am：紅色三角形，V∞：綠色正方形）隨相對濕度的變化。
圖12.a）Cp與纖維直徑之間的相關性。b）纖維直徑和時間之間的相關性。綠色三角形對應于由聚合物濃度C=7％、9％、11％和13％獲得的實驗點，藍色正方形對應于由相對濕度RH=28％、38％、48％和58％獲得的實驗點，紅色圓形對應于由施加電壓=15 kV、20 kV、25 kV和30 kV獲得的實驗點。
圖13.在溶液中添加鹽對在Plasalt-S2條件下靜電紡絲獲得的表面電勢穩定性的影響（請參見表1）。a）表面電勢的演變。b）含TEBAC鹽的PLA纖維的SEM圖片。兩個環突出顯示在其表面上沒有鹽顆粒的纖維域。
