无针静电纺丝技术优化及其在生产纳米纤维纱线中的应用

实现规模化生产纳米纤维是制约静电纺丝技术进一步工业化应用的重要因素和目前静电纺丝研究领域急需攻克的难题和研究热点。前期研究通过分析无针静电纺丝纺丝效率的制约因素，提出了多种方案的无针静电纺丝纺丝头并成功实现了无针静电纺丝小规模生产纳米纤维。本课题将在此基础上采用多物理场模拟的方法对静电纺丝头进行三维模拟和分析，揭示无针静电纺丝头聚集静电场的规律和影响因素。并通过实验结合模拟的方式对无针静电纺丝头进行优化以激发最高效率的无针静电纺丝技术，从而实现真正意义上的规模化生产纳米纤维。在同分理解纳米纤维的接收和纳米纤维纱线的机理的基础上，通过实验研究对无针静电纺丝纳米纤维进行有效地收集和定向排列。通过改进工艺实现纳米纤维束的牵引和卷绕，并且实现纳米纤维束的加捻从而获得连续的具有一定捻度的纳米纤维纱线。本研究将直接推动纳米纤维的工业化应用，并且为纳米纤维在纺织上的应用奠定基础。

本项目采用多物理场模拟的方法对静电纺丝头进行三维模拟和分析，揭示了无针静电纺丝头聚集静电场的规律和影响因素。并通过实验结合模拟的方式对无针静电纺丝头进行优化以激发最高效率的无针静电纺丝技术，从而实现真正意义上的规模化生产纳米纤维。通过理解纺丝头静电场分布和无针静电纺丝纺丝效率之间的关系，将无针静电纺丝技术进行充分优化，从而获得了具有广泛应用前景的无针静电纺丝技术。在理解了静电场分布的基础上，能够一方面实现对无针静电纺丝的优化设计从而使得纳米纤维的规模化生产得以商业化。另一方面，在静电场设计和控制的基础上能够实现对无针静电纺丝的精确控制，从而有利于无针静电纺丝的快速高效制备纳米纤维。