磁场辅助静电纺丝的模拟研究

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcl929156
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
静电纺丝技术是一种能够制备纳米纤维简单高效的方法。在纺丝过程中,带电射流在电场力的作用下加速直线运动一段距离后产生弯曲不稳定的螺旋运动,溶剂在此过程中不断挥发导致射流浓度和粘度提高,最终溶剂挥发完全,射流固化成纤,射流的运动轨迹以及纤维的直径受多个参数的影响。研究者们通过引入辅助场(辅助电场,气流场,磁场等)对射流运动过程进行控制并得到了很多成果,其中磁场辅助静电纺丝技术是将两块平行放置的永磁铁作为接收装置,能够收集到排列非常有序的纳米纤维。由于射流运动速度快且直径小,难以试验观察,有必要对静电纺丝射流不稳定运动以及磁场辅助静电纺丝的机理进行模拟研究。本文研究了针板式纺丝装置下静电纺丝的电场分布特点以及射流运动情况,同时研究了磁场辅助静电纺丝的电场,磁场以及磁场对射流运动的影响作用。为了建立针板式纺丝装置下电场的数学模型,本文利用ANSYS软件对针板式纺丝装置的电场分布以及强度进行了模拟研究。模拟研究表明,针头处的电场强度较大且分布不均匀,而在靠近接受板位置的电场较弱且分布较为均匀。接受板直径与针板间距减小均能够使得针头以及接受板附近电场强度提高,但是只有当接受板尺寸与针板间距相等时,接收板附近才能够得到较为均匀的电场分布。结合针板式纺丝装置中电场分布的特点,将其简化为点电荷以及虚拟平面之间产生的电场。纺丝射流的计算借鉴了Reneker与Yarin所建立的射流不稳定运动模型,模型将射流离散为一系列由Maxwell粘弹性单元连接的珠子,同时考虑了溶剂的挥发以及射流的固化过程。利用Runge-Kutta-Merson法对平衡方程组进行数值求解。讨论了加载电压,纺丝距离以及溶液浓度对射流纤维直径的影响规律。结果表明,增加加载电压,减小纺丝距离,增加溶液浓度均导致纤维直径的增加。为了得到合理的磁场辅助静电纺丝磁场模型,利用ANSYS对磁场进行了模拟研究,结果表明:在磁铁上方附近的位置,磁场强度最大,且以水平分量为主,边缘位置以竖直分量为主,与磁铁距离增加,磁场强度迅速减小。增加磁铁间距能够使得间隙位置的磁场强度减小,同时磁铁内侧边缘磁场的竖直分量增加。基于分子环流假说得到了磁场分布解析表达,并引入到静电纺丝射流运动模型中,讨论了磁场对射流运动的影响,结果证明永磁铁的磁场有利于增加射流在磁铁上的沉积速度,从而有利于射流的有序性沉积,磁场与电场共同作用下的得到了有序排列的纳米纤维。
其他文献
本文简述了聚氨酯灌浆材在矿井应用中存在的问题,通过深度解析研究AQ1089-2011《煤矿加固煤岩体用高分子材料》重要条款,结合该规范自实施以来的实际工作经验,对检测检验过程
每当社会出现重大变革,各个艺术门类、大众审美观与社会审美风尚也会随之变化。把握主流艺术的风格特点以及考察视觉技术的发展,是剖析视觉审美转型的有效方法,同时对于全面
本文以1995~2005年沪市和深市全部A股股票作为研究对象,对中国股市账面-市值比效应进行了实证检验,并从有限套利的角度对账面-市值比效应进行了解释。本文认为,我国证券市场存
<正>骄傲的字母与谦逊的数字相遇了,他们之间进行了一次有趣的对话,读者朋友给他们评评理吧.在伟大的整式世界中,字母作为项的重要组成部分,享有极高的声誉.字母越来越骄傲,
期刊
在统筹城乡的大背景下,重庆乡村旅游发展面临新的历史机遇和挑战。从重庆乡村旅游的发展现状出发,分析了重庆乡村旅游发展的优势及不足,并从制定科学发展规划、保护乡村生态
本文在对“创业投资”进行准确法律界定的基础上,阐述了《创业投资企业管理暂行办法》扶持创业投资发展并引导其投资方向的立法宗旨以及政策扶持的主要方式,并就该办法为何仅
本文以四川省阿坝州若尔盖县求吉乡度炯节为例,对藏族度炯节历史渊源、基本内容、基本特征、主要价值作了一定的理论阐述,并对藏族度炯节活态传承的文化构建进行了探讨,其目
①目的探讨冠状动脉粥样硬化性心脏病(CAD)病人行冠状动脉旁路移置术的治疗效果.②方法148例CAD病人,体外循环下行旁路移置术(CABG)62例,非体外循环下行旁路移置术(OPCAB)86
基于CSMC0.5μm40V高压BCD工艺设计了一种适用于大功率D类音频功放的输出级电路.通过合理设置功率管栅驱的死区时间,避免了功率管的同时导通,并使总谐波失真(THD)低至0.05%;通
<正>肝癌目前是全世界常见肿瘤之一,并且随着人们生活习惯与环境的改变呈逐年增高趋势。肝癌的治疗目前仍以手术为主,并加以化疗或放疗,但对于中、晚期失去手术指征的患者只