静电纺丝设备由高压发生器、液体供给系统、静电纺丝装置和收集系统四个部分组成。 高压发生器是静电纺丝设备的核心部分,主要提供静电场。同时,它还能产生高压电场,使液体在静电纺丝装置处形成锥形。液体供给系统是由稳压源、注射泵、喷嘴、针筒等部分组成。静电纺丝装置主要包括高压电极和导电接地绝缘体。高压电极被置于液体喷嘴的正上方,而导电接地绝缘体则被置于高压电极的下方。高压电极和导电接地绝缘体之间的距离是影响纺丝效果和纤维质量的重要因素。 静电纺丝原理是将一种液体通过高压电极电场的作用,在液滴表面施加电场,使液滴出现某种失稳现象,并从液滴中抽取纤维,最终形成纤维丝。由于极高电压能大大降低毛细管效应,因此喷出的液滴通常是极长且非常细小的。在传统的旋转制丝过程中,喷嘴每秒钟只能产生几十个液滴,而静电纺丝技术则最多可产生近百万个液滴。这一技术也提供了高纯度、高连续性的纤维材料。 应用和展望
静电纺丝是制备多孔泡沫的一个有效方法。通过静电纺丝,可以把纳米纤维纺成三维网络结构,支撑多孔泡沫。这些多孔泡沫材料具有很高的比表面积,可以被用作催化剂载体、吸附剂、能量材料等。 除此之外,静电纺丝也被广泛应用于高分子材料的制备中。利用静电纺丝,可以在材料表面形成纳米纤维膜,提高高分子材料的机械性能、光学性能和电学性能等。 未来展望,应用前景十分广阔。静电纺丝技术的纤维直径可以控制在纳米到微米级别,纤维的物理和化学性质可以通过工艺参数和原材料进行调节和控制。这意味着在未来,静电纺丝可以用于医疗、电子、光电、能源等领域。例如,在纺丝过程中,可以将药物加入原材料中,从而在纳米纤维制备中实现药物的包装与释放。纳米纤维可以用于制备光子晶体材料,并广泛应用于化学传感器、光学传感器等领域。 总之,静电纺丝是一个高效、低成本、可控的纤维制备方法,具有很好的制备多孔泡沫、高分子材料等领域的应用前景。