尹静 高璐璐 徐 岚

(苏州大学现代丝绸国家工程实验室，江苏苏州215123)

静电纺丝技术是利用高压电场产生的电场力，激发喷嘴的泰勒锥形成喷射流，并最终获得纳米纤维的一种技术，如图1所示。这种纺丝技术是生产纳米纤维最方便、最直接和最经济的方法之一，很多聚合物溶液和熔体都可用作原材料以制得纳米纤维[1]。该方法已成为开发纳米材料的热点，并开拓了纳米纤维的潜在应用，如可将各种离散的纳米物质(碳纳米管、陶瓷粉等)纺制成连续性纳米纤维，从而获得高性能复合材料。此外，采用静电纺丝技术生产的纳米产品可用于过滤、阻隔、分离膜、服装材料、生物医用材料和新型轻质复合材料等，在生物[2]、医药[3]、能源[4]、环境[5]、先进制造技术[6]和国防[7]等方面显示出了巨大的应用前景。

图1 静电纺丝原理示意图

静电纺丝技术的基本原理在1917年得到首次公布[8]，从1934年Anton Formhals申请了第一项关于静电纺丝技术的专利[9]，关于静电纺丝的专利和科技文章的数量越来越多，尤其近十年来发展十分迅速，但是其产业化却困难重重，问题的关键在于静电纺丝的规模化生产技术和工艺控制问题在根本上影响了其产业化发展道路[10]。目前关于静电纺丝技术的研究主要侧重于各种聚合物的静电纺丝方法和工艺，而作为解决该问题的关键静电纺丝力学机理的研究相对较少。因此,正确把握静电纺丝中的各种关键因素，建立较为精确完整的力学模型是静电纺丝机理研究中的基础问题。……