无针式静电纺丝喷头几何形状对电场分布规律的影响机理

根据射流的质量守恒、 电荷守恒和动量守恒分析稳态射流的运动过程, 建立了控制方程组; 应用有限元分析软件COMSOL Multiphysics 5.0建立3种无针式喷头模型, 分析其外部电场的分布规律. 研究发现, 在由典型圆柱体喷头到增加辅助电极的阶梯轴喷头的几何形状变化过程中, 电场强度分布受两侧添加的辅助电极角度和增加回转体数量及回转体直径的影响, 通过设计, 电场被逐步优化. 对无针式静电纺丝装置的生产效率及纤维质量的提高具有重要意义.     

一种基于导体尖端效应的无针式静电纺丝方法

基于导体的尖端效应原理提出一种静电纺丝法, 将探针阵列有序嵌入并垂直于聚合物溶液槽底部, 保持针头与液面高度相近, 当给溶液施加高电压时, 会在针头附近区域形成峰值电场, 由于流体在电场中具有不稳定性, 射流能够在溶液表面的峰值电场处自发形成, 进而拉伸细化、 劈裂成丝, 固化在收集板上. 但有序排列的探针阵列之间也存在电场相互干扰问题. 为了得到最佳的纺丝电场环境, 需对工作电场进行模拟及优化. 利用COMSOL Multiphysics 5.0建立几何模型, 分析嵌入探针的长短、 数量、 针间距及几何排布方式对溶液表面场强峰值的影响. 当溶液槽中嵌入一排探针时, 凸弧形的几何排布方式能提高中间区域的场强峰值; 对于两排探针, 交错的排布方式有利于改善溶液表面电场的均匀性, 而并列排布和对角线排布对均衡场强的效果不显著.     

静电纺丝法制备PVP螺旋纤维及其机理研究

研究了电纺丝聚乙烯吡咯烷酮螺旋纤维的形成条件, 在9kV的电压下, 由于溶液质量分数的增加(12%-24%), 纤维形态呈现出直线→螺旋→折叠→无序的变化趋势; 在质量分数为20%时, 随着纺丝电压的增加, 纤维形态呈现出折叠→螺旋→无序的变化趋势, 同时对螺旋纤维的形成机理进行了讨论, 在纺丝过程中纤维束所带静电荷之间的库仑斥力是形成螺旋纤维的直接动力.     

聚合物的静电纺丝

静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法.由纳米纤维制得的无纺布,具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点,从而赋予了静电纺丝纤维广泛的应用前景,它已在国内外引起了广泛的关注.本文介绍了静电纺丝的装置、基本原理及静电纺丝制备纳米纤维的研究进展,同时也叙述了其在各个领域的应用,最后展望了静电纺丝制备纳米纤维的发展方向及前景.     

静电纺丝理论模型的研究进展

静电纺丝技术是制备纳米纤维最直接、最有效的方法之一,其生产过程简单经济从而成为世界研究的热点。但是由于静电纺丝过程的复杂性,导致其研究一直处于实验阶段。如何完善数学、力学等理论模型是静电纺丝研究的基础问题,对静电纺丝工艺参数和设备制造有着重要的意义。本文论述了国内外静电纺丝理论模型的研究现状和进展,重点介绍了静电纺丝射流理论模型的研究及需要解决的理论问题,展望了静电纺丝理论模型研究的发展前景。     

胶原静电纺丝研究进展

胶原是细胞外基质的主要结构蛋白,广泛存在于各类动物机体中。天然胶原存在纤维形态不一、机械性能差等不足,限制了其工业规模化应用。因此,如何有效地制备出性能优良的胶原材料成为热点问题。静电纺丝技术是一种新兴的纳米材料制造技术,利用该技术可获得具有不同结构和性能的胶原基纳米纤维材料,制成的纳米纤维材料展现出密度低、弹性高等优异特性,有望广泛应用于组织工程、医学、载体等领域。本文将从胶原的单独静电纺丝及其影响因素、胶原共混静电纺丝和影响因素以及应用等方面介绍胶原静电纺丝技术的研究进展,并针对存在的问题和发展方向进行了讨论和展望,为胶原的应用提供一定的理论指导和技术支撑。     

纤维素及其衍生物的高压静电纺丝

高压静电纺丝作为一种制备纳米纤维的先进技术,近年来受到普遍关注。而纤维素和纤维素衍生物由于其优越的性质已应用于各个领域。运用高压静电纺丝技术对纤维素及其衍生物进行研究,开拓了新的研究领域和发展方向。本文介绍了高压静电纺丝技术的研究背景和原理,总结了近几年研究者们在纤维素以及纤维素衍生物高压静电纺丝方面的工作进展,尤其对不同溶剂体系溶解纤维素用于静电纺丝的优缺点进行了比较,评述了这方面的前沿性探索研究,并对未来的发展进行了展望。     

一种实心针静电纺丝装置的场强模拟及优化

提出一种实心针静电纺丝方法, 采用实心针作为静电发射极, 并将其置于由绝缘材料制成的导液棒轴心, 导液棒处于储液盒底部的圆锥沉头通孔内部并可以做升降运动以控制供液量, 需要时还可以起到通流的作用, 有效地解决了多针头静电纺丝堵塞和无针头静电纺丝开放式供液的问题. 利用COMSOL有限元分析软件对影响场强大小及分布的各参数进行场强模拟, 研究增大场强并减小边缘效应的改进方法, 并采用研发的不完全齿轮横动机构纺丝头做往复横动进行纺丝实验, 验证了实心针静电纺丝装置有效降低了能耗和边缘效应, 避免了针头堵塞及溶剂挥发问题.     

静电纺丝原理研究进展

纳米纤维具有直径小、比表面积大以及易于实现表面功能化的优点,受到广泛的关注.在众多制备纳米纤维的方法中,静电纺丝是一种高效的技术,其中同轴共纺技术由于能制备芯-壳(core-shell)结构的纳米纤维,也越来越引起人们的关注.本文介绍了基于电流体动力学的静电纺丝原理,讨论了静电纺丝相关原理研究进展,包括Taylor锥与喷射,纳米纤维的弯曲非稳定性,高聚物溶液/熔融体流动非稳定性,两相流流型及其转换,高聚物两相流流型及其转换,非牛顿流体流动非稳定性以及两种非牛顿流体分层流动等,最后指出了尚待解决的一些问题.     

ZnO纳米纤维的静电纺丝及其光催化性能的研究

以聚乙烯醇溶液为络合剂与醋酸锌反应制得前驱体溶液,采用静电纺丝法制备PVA/Zn(Ac)2复合纳米纤维,经过高温煅烧得到直径为100 nm的ZnO纳米纤维,采用差热-热重分析、红外光谱分析、X射线粉末衍射分析及扫描电镜等手段对其进行了表征.光催化降解酸性品红溶液的实验结果表明,太阳光照65 min使质量浓度为45 mg/L酸性品红水溶液的脱色率达93%;另外,重复使用ZnO纳米纤维4次之后,其光催化降解率仍能达到70%以上.这充分说明ZnO纳米纤维具有良好的光催化性能.     

电场中B2分子特性研究

利用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-3l1＋G(2d)方法研究在不同方向电场(0～＋0.02 a.u.)作用下的B2分子的基态键长、总能量、偶极矩、最高占据轨道(HOMO)能量、最低空轨道(LUMO)能量、能隙及势能曲线的变化规律. 结果表明: 在一定外加电场范围内, 随电场强度的增大, 分子键长变大; 总能量降低; 偶极矩增大; HOMO能级、LUMO能级均降低; 能隙依赖外电场方向, 平行分子轴(Z)方向电场使能隙递减, 垂直分子轴(X)方向电场使能隙递增; 分子势能降低, 平行分子轴线(Z)方向电场对分子势能的影响随着核间距的增大而增大, 原有的“势能平台”遭到破坏.     

Dual Electrode Ensembles with Core and Shell Nanoelectrodes for Dopamine Sensing Applications

This paper presents the fabrication of dual electrode ensembles for electrochemical sensing of dopamine. A new dual electrode ensemble consists of vertically aligned core nanowire electrodes and a shell electrode with a hemi‐cylindrical nanocavity structure and submicron inter‐electrode spacing between the two working electrodes. By using a 3‐dimensional cavity structure of two working electrodes, collection efficiency in redox cycling of dopamine is enhanced. Initial measurement results show the ability to detect 200 μM concentration of dopamine with 69% collection efficiency on a dual electrode ensemble.     

电场对含铈铝合金的改性作用及其机制

研究了含铈铝合金在外电场作用下的性能及组织特征变化,探讨了电场作用的电子学机制。电场作用提高了合金的塑性,而合金的强度基本不变,并改变了合金的断裂特征,以及促进合金析出相的弥散,电子密度状态的改变使得合金的组织和性能发生变化。     

界面电场对血红蛋白在多孔金电极上的吸附和生物活性的影响(英文)

蛋白质的界面吸附及其生物活性因它在构建生物传感、生物电子器件和生物燃料电池等方面具有重要的作用而倍受关注.对此,界面电场是吸附的一个重要影响因素,它能明显地影响蛋白质分子在材料界面的吸附量、分子构象以及分子定向.本文应用电化学方法和红外光谱技术研究了血红蛋白在三维多孔金膜电极上的吸附动力学及其生物活性随界面电场的变化关系.结果表明,由界面电场产生的过量表面电荷可借助与蛋白质分子之间的静电作用加速蛋白质分子在电极表面的吸附,提高其吸附量;但是,过高的界面电场将破坏吸附蛋白质的构象以及降低它还原过氧化氢的催化活性;只有在零电荷电位下,吸附在电极表面的血红蛋白才能保持其天然的构象和生物催化活性.本研究将为生物传感器、生物电子器件和生物燃料电池的构建提供理论依据,加深对荷电生物界面上生物分子界面行为的认识.     

PVA/PAA水凝胶纤维的电刺激响应性能

以过硫酸胺为引发剂,在PVA水溶液中原位聚合丙烯酸单体,得到的PVA／PAA混合水溶液在凝固浴硫酸胺饱和水溶液中纺丝制备了物理缠结和氢固定网络形式的PVA／PAA水凝胶纤维。该纤维于NaCl溶液中在直流电场作用下具有电流－刺激敏感性,表现为溶胀、收缩、弯曲行为。纤维的弯曲速度和最大弯曲度随电场强度和凝胶网络中PAA含量的增加而增大,随电解质溶液离子强度的变化出现临界最大值。纤维向负极弯曲的过程中,在电场下自由离子和反庆子迁移引起的渗透压主导作用,弯曲过程主要是溶胀弯曲;向正极弯曲过程中,由于电化学反应和电场作用下产生的PH梯度导致凝胶网络构像变化主导作用,弯曲主要是收缩弯曲;弯曲由负极向正极转化过程中,两种机理对弯曲的影响相对平衡。     

电场下偶氮苯衍生物分子顺反异构化反应机理的理论研究

本工作采用密度泛函理论(DFT)方法计算研究了不同电场强度下偶氮苯衍生物2'-对甲苯偶氮基-1,1':4,4'-三苯基- 4,4'二羧酸(TTDA)顺反异构化反应的机理. TTDA经过C—N¹=N²角度顺反异构化过程存在三种可能的异构化模式 (N=N偶氮基团中与大取代基相连的N原子称为N², 与小取代基相连的N原子称为N¹), 绕N¹或N²原子的反转和绕N¹=N²键旋转. 计算结果表明, 加入沿z轴的电场(以三联苯侧链C¹→C²方向为z轴正方向), 旋转路径为反应最优路径. 此外, 还研究了沿N=N键方向加入电场(以N²→N¹方向为z轴正方向), 在电场强度F_z=0.00 V•Å^-1时, N1反转路径能垒较N2反转路径高. 当–0.62 V•Å^-1<F_z≤0.93 V•Å^-1时, 旋转路径为优势路径. 当加入沿z轴的反向电场–0.93 V•Å^-1≤F_z≤–0.62 V•Å^-1时, N2反转为优势路径.     

直流电场诱导下镓铟基氟磷玻璃的微晶化研究

采用高温熔融法制备了20GaF3-15InF3-17CdF2-15ZnF2-20PbF2-10SnF2-3P2O5体系透明玻璃,并利用电场的诱导作用,对其微晶化进行了系统的研究。利用DSC、SEM、XRD等手段对材料进行了表征。结果表明,在热处理过程中加载一个静电场,能促进ZnF2晶粒的形成,其尺寸约为20～30 nm。而且发现,在正负电极至少有一个没有接触材料的情况下,电场也能在远低于析晶起始温度的恒温环境中起到诱导析晶作用。     

Control of Product Distribution and Mechanism by Ligation and Electric Field in the Thermal Activation of Methane

An unexpected mechanistic switch as well as a change of the product distribution in the thermal gas‐phase activation of methane have been identified when diatomic [ZnO]^.+ is ligated with acetonitrile. Theoretical studies suggest that a strong metal–carbon attraction in the pristine [ZnO]^.+ species plays an important role in the rebound of the incipient CH₃^. radical to the metal center, thus permitting the competitive generation of CH₃^., OH^., and CH₃OH. This interaction is drastically weakened by a single CH₃CN ligand. As a result, upon ligation the proton‐coupled single electron transfer that prevails for [ZnO]^.+/CH₄ switches to the classical hydrogen‐atom‐transfer process, thus giving rise to the exclusive expulsion of CH₃^.. This ligand effect can be modeled quite well by an oriented external electric field of a negative point charge.     

Electrochemical Behavior of Parallel Opposed Dual Electrode in a Microchannel

The electrochemical behavior dependent on the microchannel depth is discussed using a parallel opposed dual electrode in the microchip. The microchannel depth was controlled easily by the thickness of the photoresist. Cyclic voltammetry (CV) was carried out with conventional mode and the generation‐collection mode. High collection efficiency (max: 98%) and high current amplification (max: 5.2) were achieved without miniaturizing the dual electrode by micromachining techniques, when the microchip with the microchannel depth of 30 μm was used in the generation‐collection mode at low sweep rates. Quantitative analysis was applied to electrochemically reversible species with a quicker response time of around a few seconds for the same microchannel depth on chronoamperometry (CA). We observed good linearity on the calibration plot of dopamine (2×10^?6 – ca. 1×10^?3 mol dm^?3 ).     

钙对氮化钼膜电极性能的影响

应用XRD、SEM、循环伏安法 (CV)等测试手段研究了钙对氮化钼膜电极性能的影响 .结果表明 ,采用浸渍_煅烧法制备电极 ,浸渍液中添加剂的量对电极电化学性能的影响显著 ;当添加剂的量为最佳值时 ,电极的比电容约为不加添加剂制备之电极的 2 .1倍 ,工作电势拓宽了 0 .11V .钙对γ_Mo2 N膜电极电化学性能的影响机理可认为是电极新生物质CaxNy、晶粒规整化和电极活性物质吸附能力增强这三种因素的协同作用