عالية الجهد electrospinning هو نوع من التكنولوجيا التي يمكن أن تنتج ألياف النانو مع كفاءة عالية ، مع مزايا عملية بسيطة ، يمكن السيطرة عليها من الألياف القطر ( 50 نانومتر - 10 ميكرون ) و القدرة على التكيف واسعة من المواد ، فإنه يظهر إمكانات كبيرة في مجالات الطب الحيوي ، تصفية المواد ، وتخزين الطاقة ، وهلم جرا . في هذه الورقة ، المبادئ الأساسية عالية الجهد معدات الغزل الكهربائي يتم تحليلها بشكل منهجي من ثلاثة جوانب : آلية عمل قوة المجال الكهربائي ، حل جت السلوك و عملية تشكيل الألياف .

　　تشكيل آلية جت مدفوعا الحقل الكهربائي

المبدأ الأساسي من الجهد العالي electrospinning المعدات هو استخدام الحقل الكهربائي عالية الجهد ( عادة 5-30kv ) لجعل حل البوليمر أو تذوب مشحونة كهربائيا . ويمكن تقسيم العملية الفيزيائية إلى ثلاث مراحل :

1 - مرحلة تراكم الشحنة الكهربائية

العلاقة بين كثافة الشحنة السطحية ( σ ) و شدة المجال الكهربائي ( هـ ) من الحل هو راض عن طريق توزيع الشحنة الكهربائية الناجمة عن الجهد العالي امدادات الطاقة : σ = ε ε ₀ ا ر ، حيث ε ₀ هو فراغ ثابت العزل الكهربائي ، ε ₀ ر هو ثابت العزل الكهربائي النسبي من الحل . عندما قوة الحقل الكهربائي ( f u e = σ e ) من تهمة السطحية يتجاوز التوتر السطحي من الحل ( f u s = 2 π r γ ، ص هو قطر القطرة ، γ هو التوتر السطحي ) ، قطرات تشوه تايلور مخروط .

2 . غير مستقرة تمتد المرحلة جت

بعد خروجه من تايلور مخروط ، والانحناء الاستقرار الناجم عن التنافر بين الشحنات الكهربائية ، وفي الوقت نفسه ، قوة الحقل الكهربائي باستمرار تمتد جت ، مما أدى إلى انخفاض مفاجئ في قطر من مئات ميكرون نانومتر في ميكروثانية . في هذه العملية ، والمذيبات تتبخر بسرعة أو تذوب تبرد وتصلب لتشكيل الألياف الأولية . . . . . . .

3 . الألياف ترسب وطدت المرحلة

الألياف المشحونة جوا إلى جمع المجلس في إطار العمل من الحقل الكهربائي ، من خلال تعديل سرعة الحركة ( 0.1-10m / s ) و توزيع المجال الكهربائي ، يمكن التحكم في اتجاه الألياف الترتيب . تذوب الغزل ، تذوب في درجة الحرارة يجب أن تسيطر عليها بدقة لتجنب كسر الألياف .

　　تأثير البارامترات التكنولوجية الرئيسية على الألياف التشكل

1 . قوة الجهد : زيادة الجهد ( 10-25kv ) يمكن أن تزيد من قوة المجال الكهربائي ، والحد من الألياف القطر ، ولكن الجهد العالي ( أكثر من 30 كيلو فولت ) يمكن أن يؤدي بسهولة إلى شرارة التفريغ ، مما أدى إلى انقطاع الغزل .

2 . تركيز الحل : تركيز منخفض جدا ( < 5wt ٪ ) يؤدي إلى كسر طائرة ، تركيز عال جدا ( > 20wt ٪ ) من الصعب تشكيل تايلور مخروط بسبب اللزوجة المفرطة .

3 . الحصول على المسافة : زيادة المسافة ( 10-30 سم ) يطيل وقت تبخير المذيبات ، ويقلل من التصاق الألياف ، ولكن أيضا على مسافة طويلة سوف تقلل من قوة المجال الكهربائي يؤثر على تأثير الشد .

4 - البارامترات البيئية : ارتفاع الرطوبة ( > 60 ٪ ره ) سوف تؤخر تبخر المذيبات ، مما يؤدي إلى تفاوت الألياف القطر . ارتفاع درجة الحرارة ( 25-60 ℃ ) يمكن أن تقلل من اللزوجة من الحل ، وتعزيز الاستقرار الغزل .

　　تطبيق نموذجي توسيع المشهد

1 - الطب الحيوي : إعداد عديد حمض اللبنيك ( جيش التحرير الشعبى الصينى ) nanofibre سقالة ، التصاق الخلايا وانتشار في هندسة الأنسجة .

2 - تصفية الهواء : PVDF غشاء الألياف النانوية التي أعدتها electrospinning ، كفاءة الترشيح pm0.3 تصل إلى 99.97 ٪ ؛

3 - مجال الطاقة : استخدام عموم القائمة على ألياف النانو الكربونية مثل المواد الكاثود بطارية ليثيوم أيون ، قدرة محددة تصل إلى 500 ماه / ز .

من خلال التحكم في قوة الحقل الكهربائي و سلوك الريولوجية من الحل ، عالية الجهد electrospinning الجهاز يدرك السيطرة على نطاق هيكل من المجهرية إلى العيانية . جنبا إلى جنب مع اختراقات متعددة إبرة مجموعة بالقرب من حقل الكتابة المباشرة وغيرها من التكنولوجيات ، عملية التصنيع هو تسريع باستمرار .