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静电纺纳米纤维膜孔隙率的数学模型及分形性质的研究

发布时间:2020-10-29 07:26
   本文主要是利用神经网络和分形理论研究静电纺纳米纤维膜孔隙率和孔隙分布,运用Matlab软件研究了孔隙分布关联维数与阻力的关系。首先通过正交实验设计了30组静电纺纳米纤维膜的不同工艺参数,并按此在DXES-01全自动静电纺丝机上,通过实验原料聚乙烯醇(PVA)制作了对应的30个样本;用TM-3030台式扫描电镜获取静电纺丝纳米纤维膜的图像,得出样本的bmp图片;我们将得到的静电纺纳米纤维膜的扫描电镜图进行灰度化和二值化处理,运用Matlab软件计算出静电纺纳米纤维膜的孔隙率和孔隙分布,把计算得到的与用压汞仪测得的静电纺纳米纤维膜孔隙率进行比较分析,发现孔隙率的实验值和计算值之间的比值接近费根鲍姆常数(a=2.5029078750 957…),利用VC++软件和Matlab软件计算得到孔隙分布序列,再用费根鲍姆常数,把孔隙分布得到的值扩大eα倍,利用G-P算法计算出静电纺纳米纤维膜孔隙分布的分形维数;在得到分形维数后,利用Matlab软件分析了孔隙分形维数与阻力之间的关系;最后,利用神经网络训练得到各工艺参数与静电纺纳米纤维膜孔隙率之间的具体函数关系式,分析和研究出静电纺纳米纤维膜最大孔隙率的最佳工艺条件和静电纺各工艺参数对纳米纤维膜孔隙率的影响力。
【学位单位】:天津工业大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2019
【中图分类】:TP391.41;TP18;TQ340.64
【部分图文】:

原理图,静电纺丝,原理,纳米纤维


1-lOOnm尺度范围内的纤维;广义上讲纳米纤维里填充有纳米微粒,并且纤维可??以被改性,则可以划入纳米纤维的范畴。本文所研宄的则是狭义上的纳米纤维。??目前通过静电纺丝法制备纳米纤维是最普遍的方法,运用原理如图1所示。这种??方法在国外20世纪90年代就有人步入研究,21世纪初中国纺织科学研宄院张??锡伟等人采用此方法制造纳米纤维聚丙烯腈纤维毡。静电纺纳米纤维膜优越特??性、应用广泛,它在电子器材、生物医学、过滤、防护服用材料、吸附、纤维增??强符合材料即传感器感知膜等领域111发挥者巨大作用。随着纳米技术的不断完善??和提高,静电纺丝作为一种简单有效的生产纳米纤维的方法,可以大规模生产纳??米纤维材料,静电纺纳米纤维膜的市场发展前景相当看好。因此,对静电纺纳米??纤维膜的研宄是非常有必要的,然而,静电纺纳米纤维的结构十分复杂无序,如??何确定它的性质是十分有意义的。??丨丨卜c—。「??Force?s°lution?Tayior?cone??Nanofibcr?Mat??w??图1-1静电纺丝原理??Fig.?1-1?Electrospinning?principle??i??

静电纺纳米纤维膜孔隙率的数学模型及分形性质的研究


一工原始图?

二值化图像,灰度化,二值化图像,图像


后的黑白图像导入Matlab软件中,计算出图像各个位置的像素值,生成表格,??每隔10个像素测定该像素对应的平均孔隙率,得到该图像的孔隙分布。以3号??样本为例,对原始图像进行上述处理后,用Matlab计算出孔隙分布,如图2所??示。样本的孔隙分布结果如下:20.56191467?26.39958377?27.710718?29.20915713??27.58584807?30.5723205?25.0780437?27.26326743?28.14776275?28.81373569??29.81269511?30.63475546?26.54526535?27.8251821?27.81477627?27.20083247??23.73569199?23.27783559?25.69198751?23.03850156?23.00728408?28.0541103??27.39854318?25.0364204?22.85119667?29.90634755?2
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本文编号:2860579

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