电纺的组件

为了从溶液、悬浮液或乳液中获得电纺纤维,需要四种主要成分。

液体送料系统

要旋转的溶液通常通过注射器泵或加压给液系统以恒定的流速输送。对于注射泵,溶液通常包含在玻璃或塑料注射器中,加压液体输送系统可以将溶液包含在储液器中,并以半连续的方式输送。常用的注射器泵系统可以以0.1µL/h到6000 mL/h的速率提供每批高达140 mL的溶液。同时,加压供液系统可以包含从几毫升到数千毫升的多种体积的溶液,并可以在半连续模式下呈现。

液体供应系统的图

发射商

纺纱头发射器用于基于针的静电纺线,其中可以实现多种配置。这些毛细管可配置为单轴,共轴和多轴相位发射器。在单相中,仅一个液体流过喷嘴以形成具有单个结构的纤维。在共轴模式中,纤维可以开发为核 - 壳结构,特别是当需要封装时,或者在称为Janus纤维的分裂结构中。多轴相是通过静电纺丝技术创建纤维的第三种方法是,可以一次旋转两种溶液。

用于电自旋光纤的不同发射器示意图
使用不同类型的发射器的电纺纤维。

典型的静电纺丝头由一根毛细管针组成。为了提高静电纺纤维的吞吐量,科学界在纺丝头中采用了多个平行发射体。所有发射器均由同一溶液饲料饲喂,提高了产量和纤维收率。

静电纺丝仪的多个发射器
共轴并联多发射极静电纺丝头,共96个发射极。

静电纺丝过程中发射器的附加特征包括控制最终产品纤维直径的能力。很快,纤维直径与发射器内径成正比。因此,虽然可以用较大的内径可以获得较大的纤维直径,但是通过更小的内径可以实现较小的纤维。

电源

使用电压可调的高压电源使发射极极化,从而启动旋转过程。研究人员在制造纳米和微尺度的静电纺纤维时使用了高达50千伏的电压。为了收集电纺纤维,集电极通常要接地,以吸引它们进入特定的区域。当集电极的接地厚度较小时,其接地效果通常很好,但光纤可能会被收集到不需要接地的位置。一种避免这种情况发生,并精确地改善光纤收集的方法是在收集器上施加一个负电压。这将最大限度地提高发射极-集电极的电压降,提高静电纺丝过程中的纤维成品率。

集电极

静电纺纤维在纺纱过程中一旦凝固,就可以被收集成各种各样的收集器,主要由固定平台和旋转平台组成。这些收集器将对静电纺丝样品的最终设计产生重大影响。固定集热器通常是收集随机纤维的平板,其范围可以裁剪到所需的范围。旋转收集器包括磁盘,芯轴和滚筒,所有这些都可以有各种各样的所需直径。芯棒直径较短,可以随机收集纤维。同时,如果直径/长度比和旋转速度足够高,允许纤维在收集过程中拉伸,磁盘和滚筒能够收集对齐的结构。

静电纺丝仪的收集器
静电纺丝器的类型。
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