阵列圆盘式纺丝头结构对电场强度的影响

来源：现代纺织技术杂志2023年第5期北京时间：

作者：刘延波, 和星雨, 郝 铭, 胡晓东, 杨波

单位：1.武汉纺织大学，a.纺织科学与工程学院；b.省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室，武汉430200；2.天津工业大学纺织科学与工程学院，天津300387

摘要：传统的规模化静电纺丝技术存在所需电压高、场强不均和边缘效应等问题，导致纺丝质量不佳，难以规模化制备纳米纤维。因此，提出一种新型的阵列圆盘式无针头设备，使用Solidworks软件进行三维建模，然后将模型导入COMSOL Multiphysics® 5.6有限元仿真软件进行模拟，优化新型纺丝头的结构参数、接收距离、外加电压以得到最佳的电场强度和匀场效果。结果表明：当新型纺丝头圆盘数量为10、圆盘间距为40 mm、圆盘外径为40 mm、接收距离为100 mm、电压为25 kV时，电场强度平均值为1.48×106 V/m，CV值为1.60%，表明该纺丝头结构有效克服了边缘效应并降低纺丝所需电压。所得纺丝装置模型在纺丝口处的电场强度较高且分布均匀，可批量制备高质量的纳米纤维。

关键词：静电纺丝,阵列圆盘式纺丝头,电场强度,有限元分析

基金资助：国家自然科学基金项目(51973168)；“武汉英才”湖北省武汉市高层次人才项目(武财行［2022］734