在溶液吹中对纳米粒子合的合纤维进行建模和表征
Ya Gao1, Hongliu Tian1, Yudong Wang2
1Fiber Materials Research Center, School of Textiles and Fashion, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|November 3, 2025
概括
一个新的动态学模型准确地预测了在高速空气流下从纳米粒子合的聚合物喷射中形成的功能纤维. 该模型揭示了纳米粒子和空气流如何影响纤维直径和稳定性,帮助过程控制.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 流体动力学 流体动力学
- 类风病学 类风病学 类风病学
背景情况:
- 使用纳米粒子合聚合物合体悬浮和高速空气流的功能纤维的制造是常见的.
- 现有的理论模型很难准确地描述纤维的形成,因为喷射变形和不稳定性,特别是纳米粒子.
- 了解力量的复杂相互作用对于控制纤维特性和制造过程至关重要.
研究的目的:
- 在高速空气流下开发一个动态的风学模型来预测纳米粒子合聚合物合体悬浮体的纤维形成.
- 研究多物理机制 (气流剪切,表面张力,粘弹性) 和纳米颗粒度对纤维形态学的影响.
- 提供关于纳米粒子合纤维制造的稳定性和工艺控制的见解.
主要方法:
- 开发一个动态的风学模型,包括空气流的剪切力,表面张力和粘性弹性.
- 数字模拟用于预测纤维直径和横振振幅演变.
- 实时喷气动力学观测使用双平面高速成像进行实验验证.
主要成果:
- 该模型准确地预测了纤维直径 (R2 = 0.870.98) 和侧振幅 (R2 = 0.700.88).
- 最佳的纳米粒子度提高了粘性弹性,抑制了干扰,改善了纤维稳定性.
- 高纳米粒子度减少了剪切稀释,增加了纤维直径和振荡幅度;高气压导致了喷气破裂.
结论:
- 开发的动态风湿学模型有效地预测了在高速空气流下纳米粒子合纤维的形成.
- 纳米粒子度和气流压力是影响纤维稳定性和形态学的关键参数.
- 这些发现为优化制造过程和控制功能纤维的特性提供了宝贵的指导.
