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同軸靜電紡絲的基本原理：在電紡過程中兩種溶液在毛細管口處匯合時間較短,且兩種溶液的擴散系數(shù)較低,因此兩種紡絲液在固化前不會混合。對內外層液體施加高壓電場,內層溶液的電荷逐漸遷移到外層溶液表面。隨著電壓升高,電場力變大,外層溶液表面的電荷量逐漸増加;當電荷聚集到一定程度,電荷的排斥力増大,外層溶液被拖拽并拉伸,在紡絲噴頭處形成復合泰勒錐,繼而從泰勒錐體拉伸出由殼層包被著核層聚合物的同軸復合結枃;復合泰勒錐被進一步牽伸成芯殼結構噴射細流,在拉伸的過程中經過強烈的鞭動、彎曲變形。隨著溶劑在細流牽伸過程中快速揮發(fā)和噴射流的逐漸細化,最終在接收裝置上收集到復合結枃的超細纖維膜。

在紡絲過程中,泰勒錐外層液體對內層液體的穩(wěn)定機理如下:

(1)用粘彈性液體介質取代外層液體(當普通電紡中為空氣)。當外層液體被進一步作為殼拉伸時,殼液體的拉伸給予了界面更大的彈性,從而實現(xiàn)進一步穩(wěn)定內層液體的作用。

同軸靜電紡絲的技術特點如下: 在同軸電紡過程中,外層溶液受到電場力的拉伸,而內層溶液只受到外層溶液的粘性摩擦力作用。由于在電紡復合結枃纖維時,不同性質的材料相匯聚,因此使得同軸電紡對實驗參數(shù)變得較為敏感。從一方面來說,同軸靜電紡絲順利進行的關鍵在于復合泰勒錐的穩(wěn)定性:從另一方面來說,復合泰勒錐和噴射細流的穩(wěn)定性又直接影響著同軸靜電紡絲的電紡效果,即噴射細流的不穩(wěn)定性在很大程度上影響著復合纖維的結構。復合泰勒錐的形成取決于內層液體能否在被拉伸的同時,與外層液體共同作用形成復合細流。因此,有必要對電紡過程中內層液體的受力情況進行分析,以此了解內層溶液如何被拉伸形成復合細流。

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