DOI: 10.1002/mame.201900629

由短电纺聚合物纤维制成的超轻多孔海绵在多种应用中引起了极大的关注。根据所建立的程序，通过将悬浮液中的电纺纤维切割或均质化，可以得到短的电纺纤维，从而产生长度不均匀的纤维。纤维长度分布和纤维长度对海绵力学压缩性的影响尚不清楚。因此，作为模型研究，研究了由可控纤维长度分布的短电纺聚丙烯腈（PAN）纤维悬浮液制成的海绵，并定量分析了纤维长度分布在海绵可压缩性中的作用。这些海绵也与作为基准的既定程序制备的海绵进行了比较。研究发现，单分散短纤维超轻海绵的压缩应力和模量分别比多分散短纤维高32%和45%。研究还表明，与由短纤维制成的海绵相比，由长纤维制成的海绵具有更高的模量。

图1.用可控长度的短纤维制备海绵的过程示意图。

图2.纱线和纤维的微观结构和性能。具有不同拉伸比的纱线的SEM图像：a）初纺纱线、b）SR 3、和c）SR6。d）用短纱线生产单根纤维的超声空化过程的示意图。插入的数码照片是长度为0.4 mm的短纱线的分散（左）和相应短纤维（右）在二氧六环中的分散。图片中的插入比例尺为15 mm。显微镜照片：e）0.4 mm长的短纱线和f）纤维。g）用0.4 mm切割机制成的短纤维的纤维长度分布。

图3.由平均长度为416±83 µm的短纤维制成的海绵在不同放大倍数下的横截面SEM图。a）整个横截面图，b）孔的微观结构，c）孔的壁，d）粘合的单根纤维。

图4.海绵的微观结构。不同重量含量1mm短纤维海绵的SEM横断面图像：a）0%、b）30%、c）50%、d）70%和e）100%。f）不同含量1 mm短纤维海绵的孔径变化。

图5.海绵的微观结构和力学性能。a）不同含量0.4和1.0 mm短纤维海绵压缩试验中的压缩应力应变曲线。b）不同含量0.4和1 mm短纤维海绵在第一次和第100次循环加载-卸载压缩试验中的应力和模量变化。c）不同含量0.4和1 mm短纤维海绵在100个循环压缩试验中能量损失系数的变化。