DOI: 10.1007/s10965-020-02373-1
了解電紡材料的力學性能以及如何控制其力學性能對電紡材料的未來應用具有重要的意義和價值。為了解決上述問題，通過將聚3-羥基丁酸酯（PHB）靜電紡絲到三種類型的旋轉收集器上，即滾筒（光滑）、葉片和網格（圖案化）來制備具有可控纖維排列和所需力學性能的材料。此外，通過控制收集器的旋轉速度以及在PHB膜上涂覆殼聚糖或醋酸纖維素，實現了有針對性的纖維排列和材料設計。通過SEM、DSC和XRD對PHB材料的詳細表面形態、熱性能和結晶度進行了表征。結果表明，圖案化收集器僅在較低的旋轉速度下才對纖維排列存在顯著影響，而隨著收集器速度的加快，纖維在收集器旋轉方向上的取向度增大。通過拉伸試驗對材料強度進行了評估，結果表明，在較低的收集器轉速下制備的PHB材料具有各向同性的力學性能，而在較高的收集器轉速下制備的PHB材料具有各向異性。此外，用殼聚糖或醋酸纖維素涂覆PHB材料可提高其力學性能。因此，這項研究證實了制備具有所需纖維排列以及目標力學性能的電紡材料的可能性。
圖1.PHB墊和使用過的旋轉收集器的數碼照片：滾筒（a，左），葉片（b，左）和網格（c，左）。在600rpm（a-c，右）和2200rpm（d-f）下，位于滾筒（a，d），葉片（b，e）和網格（c，f）收集器上的PHB墊的SEM顯微圖像。SEM觀察的位置在數碼照片中用紅色方塊顯示。收集器旋轉的方向由箭頭指示。放大倍數×500
圖2.在600rpm（a-c，右）和2200rpm（d-f）下，位于旋轉葉片（a，d）和網格（b-f）收集器上的PHB墊的SEM顯微圖像。SEM觀察的位置在數碼照片（a-c，左）中用紅色方塊顯示。收集器旋轉的方向由箭頭指示。放大倍數×500
圖3.殼聚糖（a-c）和CA（d-f）涂覆PHB墊在滾筒（a，d），葉片（b，e）和網格（c，f）收集器上的SEM顯微照片。收集器旋轉的方向由箭頭指示。放大倍數×1000。插圖：薄膜形成；放大倍率×5000
圖4.在600rpm（實線）和2200rpm（虛線）下，位于滾筒（紅色），葉片（藍色）和網格（綠色）收集器上的PHB墊的DSC熱分析圖（第一次加熱運行）
圖5.在600rpm（紅線）和2200rpm（藍線）下，位于滾筒（a），葉片（b）和網格（c）收集器上的PHB墊的XRD圖譜
圖6.在滾筒（a），葉片（b）和網格（c）收集器上制備的PHB樣品切割方向的示意圖。收集器旋轉的方向由箭頭指示
圖7.在600（紅色）和2200（藍色）rpm下，對位于滾筒（a，d），葉片（b，e）和網格（c，f）上的PHB墊進行涂覆之前（紅線和藍線）以及用殼聚糖（綠色）和CA（橙色）涂覆之后的應力-應變曲線。沿0°（a-c）和90°（d-f）方向切割樣品
圖8.在兩種旋轉速度下，旋轉網格收集器上的PHB墊的應力-應變曲線。沿0°（a），45°（b）和90°（c）方向切割樣品
圖9.在600（紅色）和2200（藍色）rpm的轉速下，對位于不同收集器上的PHB墊進行涂覆之前以及用殼聚糖（綠色）和CA（橙色）涂覆之后的彈性模量（a，d），斷裂伸長率（b，e）和拉伸強度（c，f）。沿0°和90°方向切割樣品
圖10.在600rpm（紅色）和2200rpm（藍色）的轉速下，制備在旋轉網格收集器上的PHB墊的彈性模量（a），斷裂伸長率（b）和拉伸強度（c）。沿0°，45°和90°方向切割樣品
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