基于分形原理的阵列静电纺丝机理研究

基本信息
批准号:51373121
项目类别:面上项目
资助金额:78.00
负责人:刘延波
学科分类:
依托单位:天津工业大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨建成,张牧,杜仲,刘健,石磊,漆东岳,陈威亚
关键词:
电液动力学纳米纤维阵列静电纺有限元分析分形原理
结项摘要

In the current study, the concept of Fractal Array Electrospinning Technology is introduced to needleless electrospinning,based on the Fractal Theory, and the forming mechanism of large-scale electrospun nanofibrous preparation is investigated, combined with finite element analysis and electrospinning experiments, in order to come up with the practical and operable solutions for industrialization of electrospinning technology and nanofibrous materials production. The Array electro-spinneret is to be designed based on Fractal Theory to investigate the Fractal based Array electrospinning mechanism.Based on existing electrospinning theories and the statistic field theory in clsssical physics,the finite element analysis software,Ansys is employed to analyze the intensity and distribution of the electric field during Array electrospinning, and effective measures are adopted to improve the distribution and intensity of the electric field for effective control of motion state of the spinning jets during electrospinning, and uniform sized nanofibrous materials. The success of the current project may creat the new concept for needleless electrospinning at high efficiency and high speed, laying the theoretical and pactical foundation for production of nanofibers via needleless electrospining technology at industrial level.

多针头静电纺丝过程中"End effect"现象的存在、电场强度分布不匀以及针头易堵一直是制约静电纺丝技术工业化的障碍所在。本研究提出了一种阵列式无针头静电纺丝技术的新理念,即通过分形技术构建无针头式静电纺丝单元,再将该纺丝单元进行线性或非线性组合和排列以获取阵列静电纺丝模型,并对阵列静电纺丝机理进行深入探讨;以现有静电纺丝理论和经典物理学的静电场理论为依托,采用ANSYS 等有限元软件进行阵列静电纺场强模拟和分析,获取控制场强及其分布的关键参数,在此基础上提出并论证改善场强的新途径。为了验证阵列静电纺丝机理和改善场强措施的有效性,搭建阵列静电纺丝实验平台,以前期理论分析为基础进行阵列静电纺丝验证性实验研究,探讨在分形几何学基础上建立的阵列静电纺丝模型的合理性。本项目的成功可以开创一种场强分布均匀、高效高产的无针头静电纺丝新理念,为无针头静电纺纳米纤维制备技术产业化奠定理论和实践基础。

项目摘要

多针头静电纺丝过程中“End effect”现象的存在、电场强度分布不匀以及针头易堵一直是制约静电纺丝技术工业化的障碍所在。本研究提出了一种阵列式无针头静电纺丝技术的新理念,即通过分形技术构建基本纺丝单元,再将该基本纺丝单元进行圆形或螺旋形组合和排列以获取阵列静电纺丝模型,构建阵列静电纺丝头;采用ANSYS/COMSOL 等有限元软件进行阵列静电纺场强模拟和分析,确定了并列圆形二级分形结构为最优纺丝结构单元,控制场强及其分布的关键参数除了电压、接收距离以外,还包括阵列静电纺丝头的几何参数、排布方式、组合方式、纺丝单元之间的距离、纺丝单元高度/直径、相邻纺丝单元之间的交错转角都是影响场强分布的重要参数。在此基础上提出并论证了改善场强的新途径,包括不等间距、不等高度/直径、不等电压、交错转角。确定了最优阵列静电纺丝头结构参数,搭建阵列静电纺丝实验平台,对提出的基于分形原理的阵列静电纺丝机理进行验证性实验研究,通过制备结构均匀的电纺膜和高性能锂电隔膜论证了本项目提出的静电纺丝理论的可行性和合理性。本项目的成功可以开创一种场强分布均匀、高效高产的无针头静电纺丝新理念,为无针头静电纺纳米纤维制备技术产业化奠定理论和实践基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
5

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015

刘延波的其他基金

相似国自然基金

1

电纺丝机理的研究及纤维分形模型的构建

批准号:50677032
批准年份:2006
负责人:贾志东
学科分类:E0705
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
2

气泡静电纺丝力学模型及其机理研究

批准号:10872048
批准年份:2008
负责人:俞建勇
学科分类:A0908
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
3

静电纺丝的力学模型

批准号:10372021
批准年份:2003
负责人:何吉欢
学科分类:A0802
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
4

基于“火山口”状泰勒锥的静电纺丝方法及其机理研究

批准号:51003073
批准年份:2010
负责人:刘雍
学科分类:E0304
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目