基于分形原理的電紡技術(shù)研究及在濾材上的應(yīng)用.pdf

1、本研究將分形理論與靜電紡絲相結(jié)合，在電流體動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)、粘彈性力學(xué)的框架下，結(jié)合COMSOL有限元分析軟件、SOLIDWORKS模型設(shè)計(jì)與建立和靜電紡絲實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建分形紡絲過(guò)程模擬、探索多射流間相互干擾機(jī)制和減弱電場(chǎng)分布不均的有效途徑;以經(jīng)典物理學(xué)靜電場(chǎng)理論為依托，結(jié)合有限元分析軟件的模擬，探索新型分形靜電紡絲機(jī)理，為靜電紡納米纖維制備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。
　　本文采用SOLIDWORKS軟件、COMSOL有限元模擬軟件確定了

2、一種非線性空心圓形分形紡絲電極。為了減小“邊緣效應(yīng)(end effect))”的影響，在非線性空心圓形分形兩端增加輔助圓盤(pán)，對(duì)輔助圓盤(pán)參數(shù)如直徑、間距、個(gè)數(shù)、以及形狀對(duì)場(chǎng)強(qiáng)大小與均勻性的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以探尋輔助圓盤(pán)參數(shù)對(duì)場(chǎng)強(qiáng)分布的影響，最終獲得最優(yōu)的紡絲電極形式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增加一個(gè)輔助圓盤(pán)并且直徑為70mm、與兩端紡絲電極的間距為40mm時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度分布更均勻，CV值均低于4％。此外，采取相似的輔助結(jié)構(gòu)顯示出更低的場(chǎng)強(qiáng)CV值，均

3、低于3％。基于場(chǎng)強(qiáng)大且分布均勻的原則，采用SOLIDWORKS軟件設(shè)計(jì)了三種非線性分形紡絲電極，分別為線圈式分形、螺旋式分形、薄片式分形，導(dǎo)入COMSOL進(jìn)行有限元模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同電壓下，線圈式分形具有更高的電場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)兩端線圈間距為60mm時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)分布更均勻，其次為厚度為0.5mm的薄片式分形。采用自制的分形靜電紡絲設(shè)備，在沒(méi)有橫動(dòng)的條件下，獲得分布均勻，CV值為8.11％的PAN納米纖維膜，最后與無(wú)紡布復(fù)合，得到過(guò)濾性能優(yōu)良的