熔体静电纺丝制备聚乳酸纤维的吸油性能研究

利用熔体静电纺丝制备聚乳酸（PLA）超细纤维,并添加蔗糖脂肪酸酯（SE）细化电纺纤维减少降解率。对纤维进行扫描电子显微镜、接触角、吸油倍率和油水选择性等表征测试,结果表明,PLA/SE纤维平均直径最细达到173μm,对水接触角在135°~140°;纯PLA纤维对机油、原油、柴油、花生油的吸附倍率分别为99、72、56和66g/g,而PLA/SE纤维对这些油品的吸油倍率分别为129、98、63和87g/g,明显高于纯PLA纤维;PLA/SE纤维的油水吸附选择性高达1000倍,同时具有良好的浮力和一定的可重复使用性;另外,温度对纤维的吸油倍率也有一定影响。     

熔体静电纺丝3D电场模拟

采用有限元分析软件ANSYS对熔体静电纺丝平台模型进行三维电场模拟。分析了纺丝系统在不同电压下的电场分布情况，重点讨论了内锥面喷头间距对纺丝尖端电场的影响。发现在间距为100mm时，内锥面喷头纺丝尖端场强分布最为均匀|纤维路径上的场强随着喷头数量、施加电压的增加而增加，随着喷头间距增加无明显变化；场强较强处出现在纺丝尖端和接收板边缘。在模拟基础上研发了新型一分四的熔体微分静电纺丝机，制备了均匀分布的纤维，为进一步设计纳米纤维宏量化生产的纺丝设备提供参考。     

内外双层锥面熔体微分静电纺丝实验研究

为了进一步提高单喷头纤维的产量,在熔体微分静电纺丝的基础上,设计开发了一种结合内外锥面的双层熔体微分静电纺丝装置。通过COMSOL Multiphysics数值仿真软件对其电场进行对比分析,得出增加的内层锥面对外层电场有一定的削弱作用。通过实验分析了内层锥面伸出距离对内外层射流的影响,找到了最佳参数,并且在此参数下,验证了不同电压下的纺丝效果,结果表明,随着电压的增加,内外层锥面电场增加程度相同,内外层纤维直径达到了均匀分布。最后分别采用吹风和吸风辅助对纤维进行了细化,为静电纺丝法制备超细纤维的产业化提供参考。     

熔体微分静电纺丝纳米纤维高效绿色制备技术

纳米纤维在生物医疗、高效过滤及生化防护等领域有着广泛的应用前景。静电纺丝被学术界及工业界认为是最具产业化制备纳米纤维的前景技术之一,其中熔体静电纺丝无需使用溶剂,相比溶液静电纺丝,避免了有毒溶剂残留、回收及处理等问题,是聚合物纳米纤维绿色制造的发展方向。然而,受到装备复杂、工艺滞后的影响,熔体静电纺丝始终未能突破纤维细化难、制备效率低的瓶颈。为此,团队创新提出了熔体微分静电纺丝新方法,经过十余年探索,围绕其工艺、装备、材料及应用等进行了系统的研究,率先实现了500 nm范围内熔体电纺纳米纤维的工业化制备,并建立了世界上第一套熔体微分静电纺丝纳米纤维工业化生产线。本文将从熔体微分静电纺丝的机理、关键技术、纳米纤维批量绿色制造及应用三个方面介绍熔体微分静电纺丝的研究成果及最新进展。     

熔体静电纺丝射流下落的动态变化规律

采用高速摄像法对熔体静电纺丝射流下落的动态变化规律进行研究,并采用酚醛微球作为射流的标记粒子,观察和测量射流的下落距离和拉伸率,发现射流下落过程为三维鞭动过程,存在直线下落阶段、不稳定阶段和固化阶段三个阶段。研究了不同电压时,射流下落过程中鞭动的摆动角和摆动半径的变化,并与实验测量的沉积面积比较,发现随着电压的增大,鞭动不断减小。同时,研究了射流的拉伸细化规律,发现存在三段形态变化模式:一端拉伸、多点受力的拔河式拉伸、固化稳定。     

Persistent currents in three-dimensional shell-doped nanorings

The persistent current in three-dimensional (P× N²) nanorings as a function of the unit cell number (P), the channel number (M = N²), surface disorder (ξ ), and temperature (T) is theoretically investigated in terms of rotational symmetry. On the whole, the typical current increases linearly with \sqrt M but decreases exponentially with P, while wide fluctuations exist therein. In the presence of surface disorder, the persistent current decreases with ξ in the regime of weak disorder but increases in the regime of strong disorder. In addition, it is found that the persistent current in perfect rings decreases exponentially with temperature even at T < T^*     

二维介观环中持续电流的梯度无序效应

基于紧束缚模型,考虑无序的梯度衰减,研究了无序-有序二维介观环体系中无序梯度及结构尺寸等因素对持续电流的影响.在表面无序区无梯度衰减时,持续电流随无序度的变化先减小后增大,观察到类弹道和局域性的转变.当存在梯度衰减时,无序区部分区域无序度相应减小,对有序区产生较强散射,典型电流比没有无序衰减时偏小.有趣的是,当无序度指数衰减时,上述类弹道和局域性的转变却消失了,揭示了介观实验中能否观察到该转变与无序的梯度分布密切相关.此外,计算表明表面无序渗透的深度和环的宽度对持续电流也有重要影响,呈现奇异的量子尺寸效应.这不同于以前的理论预言. 关键词： 介观环 梯度无序 持续电流     

单相多铁性材料中静态与动态磁电效应研究新进展

多铁性材料是一类新型多功能材料,其中磁有序与铁电序共存,且序参量之间存在非平庸的相互耦合效应。这使其具有巨大的工业应用前景并蕴含着丰富和有趣的基础物理问题。本文首先简要回顾多铁性材料研究的历史,重点介绍由磁有序引起的新型多铁性材料的实验和理论的新进展。随后,我们系统地概述多铁性材料中演生的一类新的元激发(即电磁振子)的物理特性以及当前对其产生机制的理解。最后,我们总结了多铁性材料研究中尚未解决的技术问题,并展望了多铁性材料的发展趋势。     

Curvature and Hybridization Effects on the Persistent Current of a Carbon Nanotorus

To accurately describe the persistent current for various toroidad carbon nanotubes （TCNs）, a semiempirical sp3 tight-binding model is presented, in which the intrinsic curvature and hybridization have been fully taken into account. The calculations show that the curvature and hybridization can induce dramatic changes in the energy spectra of TCNs such as the Fermi energy EF shifting up, an energy gap opening at IF, F, and the energy spectrum symmetry about EF destroyed, which leads to a decrease of persistent current and changes in the shape Of the flux-dependent current. In the presence of curvature and hybridization, the persistent current in non-armchair TCNs is nearly an order of magnitude lower than that obtained by using the Brillouin-zone folding approach, while it is of the same order of magnitude in armchair TCNs.