J. Manuf. Process.：多噴嘴靜電紡絲參數的模擬與實驗研究：噴嘴排列對射流路徑和纖

DOI: 10.1016/j.jmapro.2020.12.024

靜電紡絲工藝是一種簡單且通用的納米纖維制備方法。在常規的單噴嘴裝置中，纖維的低生產率阻礙了該工藝的大規模商業化應用。多噴嘴靜電紡絲是提高纖維產量的一種直接方法。在單個裝置中安裝多個噴嘴會改變工作空間中的電場，從而影響工藝和纖維質量。本文研究了改變相鄰噴嘴間距對射流行為和纖維分布的影響，并對等間距和不等間距的噴嘴進行了比較。電場的模擬結果表明，對于不等間距的噴嘴，噴嘴尖端附近的電場分布更加均勻。不等間距的裝置使得纖維直徑和沉積纖維墊的分布更加均勻。此外，通過使用不等間距的噴嘴，靜電紡絲性能也得到了改善。

圖1.具有五個線性噴嘴的靜電紡絲裝置，分別有（a）等距噴嘴和（b）不等距噴嘴兩種配置。

圖2.模擬兩種裝置的電場分布。

圖3.（a）模擬射流軌跡，（b）在距每個噴嘴的截止距離處計算出相應的偏轉角。

圖4.（a）靜電紡絲過程中的射流和（b）沉積在鋁箔收集器上的纖維墊的照片。

圖5.實驗測得的射流和纖維墊的性能。

圖6.比較模擬和實測的射流偏轉角。

圖7.由兩種裝置的每個噴嘴制備的纖維樣品的SEM圖像。

圖8.（a）每個噴嘴的纖維直徑分布和（b）每種裝置的總分布。