DOI: 10.1002/pen.25622
本研究設計了一種用于收集電紡纖維的帶有軸向對準桿的圓柱形心軸，并對其進行了相關測試。通過對含有非揮發性溶劑間甲酚的溶液進行靜電紡絲制備出聚苯胺/聚環氧乙烷混合纖維。樟腦磺酸用作一次摻雜劑，間甲酚用作二次摻雜劑以增強纖維的導電性。旋轉的光滑圓柱形心軸收集器無法收集并排列纖維，而是形成了一層濕的粘性薄膜。一個旋轉的八桿圓柱形心軸可產生一層由直徑為7-10μm的纖維組成的干燥定向纖維膜。在連續紡絲過程中至少可保持18h對齊，由此產生的膜可以很容易地從心軸上取回。旋轉系統的仿真實驗表明，波紋桿的高傳質系數有助于高效地形成干燥、無粘性、排列整齊的纖維膜。實驗結果表明，最好使用6-10根桿，以避免在低端出現纖維下垂，在高端增加傳質阻力。
圖1.COMSOL仿真中使用的心軸設計的幾何結構。該心軸上有八根桿沿圓柱軸向對齊
圖2.在光滑的心軸上靜電紡絲18h后形成的聚合物片的照片。（A）在30kV下靜電紡絲。（B）在50kV下靜電紡絲。（C）在靜電紡絲實驗（A）中形成的片材的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。（D）在靜電紡絲實驗（B）中形成的片材的SEM圖像（B）[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖3.心軸的八桿設計及其在靜電紡絲中的應用。（A）所示為八桿心軸。（B）在靜電紡絲過程中，八桿心軸顯示為一個旋轉的滾筒收集器[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖4.通過在帶有八桿的心軸上靜電紡絲制備的定向纖維。9:1聚苯胺-聚環氧乙烷（PANI-PEO）纖維的（A，B）掃描電子顯微鏡（SEM）圖像，（C）照片，（D）直徑分布。4:1 PANI-PEO纖維的（E，F）SEM圖像，（G）照片，（H）直徑分布[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖5.在八桿心軸上靜電紡絲不同時間制備的聚苯胺-聚環氧乙烷（PANI-PEO）纖維。靜電紡絲（a）2小時，（B）6小時，（C）12小時，（D）18小時后，PANI-PEO纖維的排列[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖6.使用MATLAB代碼源進行對齊分析（向量圖）
圖7.光滑心軸和八桿心軸表面的傳質系數比較
圖8.光滑和桿心軸表面之間的溶劑蒸發濃度曲線。顏色圖例：藍色-最低濃度，紅色-最高濃度。線是流場的流線[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]
圖9.傳質系數與八桿心軸轉速（rpm）的線性關系
圖10.光滑心軸以及6、8和10桿心軸的傳質系數與時間的關系
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