气泡熔体和声波共振静电纺丝技术制备微纳米纤维

发布时间：2020-05-19 14:31

【摘要】：静电纺丝技术是目前普遍应用于制备微纳米纤维的技术之一,具有绿色环保,高效可控,可规模化生产等特点。另外,其制备的微纳米纤维直径可从几纳米到几微米不等,通常具有比表面积大,高孔隙率,物理性能独特等优点。近来,各国科研人员付出了大量的时间精力来研究改善静电纺丝技术,并探索开发其在组织工程、生物医药、纳米器件等领域新的应用,推动了静电纺丝技术的发展。目前,静电纺丝技术主要分为溶液静电纺丝和熔体静电纺丝。熔体静电纺丝技术制备微纳米纤维可以很好地克服普遍存在于溶液静电纺丝技术中的纺丝效率低,溶剂有毒且易挥发等缺点。相比溶液静电纺丝大量的研究成果,熔体静电纺丝技术的研究还需要更进一步。传统熔体静电纺丝技术也有其固有的缺陷,比如针头易堵塞,金属针头间易产生静电干扰。为解决相关问题,本文就提出了一种无针头的气泡熔体静电纺丝技术。首先,我们重新设计了实验装置可以实现我们的熔体气泡静电纺丝。新装置设计避免了静电纺丝高压系统和熔体加热的高温系统之间的电磁干扰。另外,我们添加了温度控制和检测系统,可以更加方便快捷的调整实验条件,做到实验温度的精确控制。对于进气系统和收集系统我们都做了调整可以自由设置实验参数,来满足不同实验材料对实验条件的要求。我们加入了高速摄像机,实验过程中可以随时观察实验结果的微小变化。我们对很多高聚物材料进行了实验测试,例如热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚乳酸(PLA)等。通过实验观察,有些材料是可以通过气泡熔体静电纺丝技术正常制备得到微纳米纤维的,但并不是所有的材料都适合熔体气泡静电纺丝这种方式。之后我们对TPU微纳米纤维和PLA微纳米纤维做了进一步实验测试和分析。我们又设计了无针头的声波共振静电纺丝技术,同样实现纳米纤维的制备。利用共振原理设计的装置不需要针头,避免了针头堵塞,增加了静电纺丝纤维的产量。通过实验,我们用气泡熔体电纺的方式获得了不同材料的微纳米纤维,实验条件方便可控,实验过程也比较流畅。我们觉得气泡熔体电纺技术可以具有更广阔的应用前景。无针头的声波共振纺丝技术,在批量化生产纳米纤维方面也是具有应用潜力的新型静电纺丝技术。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ340.1

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本文编号：2671031