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蜂窝状纳米纤维膜 1816浏览/0回复

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发表于 2020-11-30 13:59:05

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静电纺丝有时会引起不同寻常的纳米纤维组织,而凹陷结构就是其中之一。 Deitzel等人假设,蜂窝状结构的形成是由于静电荷的积累,从而阻止了后来的纤维直接沉积在收集器上,而是稍微悬浮在收集器上方。当纤维干燥并停留在收集器上时,会形成凹坑结构[Deitzel et al 2001]。收集的纳米纤维上残留电荷的存在似乎是纤维自组织的主要原因。使用非导电性集电体(例如棉质基材)进行的测试显示出比导电性集电体更多的自组织性(Thandavamoorthy et al 2006)。 Liang等人(2013年)在蒸馏水中使用聚环氧乙烷发现较高的溶液粘度可减少形成凹坑结构所需的时间。更大的喷嘴尖端到收集器的距离也增加了孔径,并且可以在最佳高度观察到多边形纤维分布,这取决于所使用的浓度。


Yan等人提出表面张力和静电排斥是凹坑表面形成的原因。他们演示了蜂窝结构的建立,其跨度从几微米到200 um,深度超过150 um。已经发现,较湿的纤维倾向于形成更确定的蜂窝状结构,而较干燥的纤维倾向于形成一些杂散纤维跨越间隙跨越的结构。在其假设中,表面张力会促使湿纤维粘在一起,而静电排斥会将纤维分开。当两根纤维接触时,部分不接触的纤维可能会被排斥力推开[Yan等,2011]。由于电荷是通过从一根光纤传播到另一根光纤直到到达地球而从光纤上消散的,因此与光纤的其他部分相比,光纤之间的接触点将具有较少的电荷[Morozov等人2007]。结果,进入的光纤将优先沉积在这些电荷密度较低的区域上。此外,刚沉积的纤维更容易排列在其他纤维的顶部(由于表面张力)。随着时间的流逝,随着进来的纤维与部分湿润的沉积纤维接触而形成了蜂窝状结构,并且表面张力使它们粘结在一起。由于保留的电荷较少,导电集电器往往会产生较小的蜂窝状结构[Yan等,2011]。该观察结果与Thandavamoorthy等人(2006年)的结果一致。 Yao等人(2019)进行了更详细的研究,以证明电纺条件对聚己内酯(PCL)纤维形成蜂窝结构的影响。与电场对蜂窝形成的影响大体上一致,蜂窝大小根据针尖与收集器之间的距离以及蜂窝与收集器中心的距离而变化。在距针尖较远的地方,电场减弱,并且由电纺纤维形成的蜂窝的尺寸变小。在电纺针尖和收集器之间的距离固定的情况下,针正下方的蜂窝结构比远处的蜂窝结构大。针尖和收集器之间的距离越大,蜂窝结构也越小。纤维沉积的持续时间不影响蜂窝结构的组织。

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