纺织学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (10): 6-0.

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影响静电纺丝电场强度的因素分析

刘菁,王鑫   

  1. 武汉纺织大学纺织科学与工程学院
  • 收稿日期:2012-08-29 修回日期:2013-05-29 出版日期:2013-10-15 发布日期:2013-10-10
  • 通讯作者: 王鑫 E-mail:wangxin0222@hotmail.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目;湖北省自然科学基金项目;湖北省教育厅重点项目;武汉纺织大学校基金重点项目

Analyzing factors affecting electric field intensity of electrospinning

  • Received:2012-08-29 Revised:2013-05-29 Online:2013-10-15 Published:2013-10-10
  • Contact: Xin Wang E-mail:wangxin0222@hotmail.com

摘要: 喷丝头周围的电场强度及其分布直接决定了静电纺丝的效率及可纺纤维的质量。为了优化设计静电纺丝,有必要对喷丝头的电场进行系统模拟和分析。本文利用多物理场有限元分析软件Comsol Multiphysics对静电纺丝设备的电场强度及其分布进行了模拟分析,通过对比分析研究了传统针头式和无针静电纺丝的纺丝头几何形貌对电场强度的影响,同时分析了实验条件对电场强度的影响。结果发现针头的静电场集中在针头处而滚筒的静电场分布于两端,并且滚筒式能激发更强的静电场。该研究对于进一步理解静电纺丝的发生原理和无针静电纺丝的优化设计具有指导性的意义。

关键词: 静电纺丝, 电场强度, 实验条件, 有限元分析

Abstract: The electric field intensity together with its distribution of the spinnerets determines the electrospinning performance and the quality of the as-spun nanofibers. It is necessary to simulate and analyze the electric field of spinnerets in electrospinning so as to optimize the design. In this paper, the electric field strength and its distribution has been simulated using Finite Element Analysis software COMSOL MULTIPHYSICS. Effect of the geometry of spinneret on the electric was studied by comparison on the electric field of needle based and needleless electrospinning, the effect of experimental parameters on the electric field was investigated at the same time. It has been found that the electric field distributed on the top of the needle and both the ends of the cylinder, and cylinder yielded stronger electric field. This study would benefit the understanding of electrospinning principles and optimization design of needleless electrospinning.

Key words: electrospinning, electric field intensity, experimental condition, finite element analysis

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