東華大學權震震&覃小紅Polymer：通過表面電荷控制靜電紡絲第一螺旋鞭狀射流的拉伸

DOI: 10.1016/j.polymer.2021.123443

通常情況下，在靜電紡絲射流拉伸細化過程中，第一螺旋鞭狀射流（FSWJ）的運動速度最大。精確控制FSWJ的拉伸對于制備具有預期直徑和特性的納米纖維至關重要，但目前這仍然是一個技術瓶頸。本文建立了一個理論模型以定量預測FSWJ直徑。結果表明，半徑隨軸向距離的變化遵循冪律，對于完全充電的射流，其指數為-1/4，而對于部分充電的射流，指數呈增長趨勢。此外，通過拉伸速率與軸向距離之間的標度模型對FSWJ的拉伸進行了預測，隨著表面電荷趨于飽和，其指數逐漸增至-1/2。同時，通過一種新型表征方法獲得的實驗結果與由衍生模型計算出的理論值非常吻合。這項工作為控制射流拉伸和纖維直徑提供了新的認知，有助于促進電紡納米纖維的形態和功能設計。

圖1.靜電紡絲射流的示意圖。

圖2.靜電紡絲實驗裝置的示意圖。

圖3.含0.6wt％LiCl的射流的圖像（V=5.0kV）：（a）在蓋玻片上收集的電紡射流的形態的光學圖像。綠色圓圈代表（b）的射流位置；（b）FSWJ的SEM圖像對應于（a）的綠色圓圈區域；（c）-（e）對應于（b）的綠色圓圈區域的FSWJ不同軸向位置的SEM圖像。

圖4.FSWJ的半徑和拉伸速率與軸向距離的關系。射流半徑和拉伸速率隨軸向距離的變化用紅色（Y1）和藍色（Y2）擬合線表示，將LiCl以（a）0.2，（b）0.4，（c）0.6，（d）0.8，（e）1.0和（f）1.2wt％的濃度添加到PMMA溶液中。

圖5.含1.0wt％LiCl的射流的圖像（V=5.5kV）：（a）在蓋玻片上收集的電紡射流的形態的光學圖像。綠色圓圈代表（b）的射流位置；（b）與（a）的綠色圓圈區域相對應的射流的SEM圖像；（c-d）對應于（b）的綠色圓圈區域的FSWJ不同軸向位置的SEM圖像。