[发明专利]一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型电流体力学方法，特别是将被加工材料起始射流界面处助力的作用及无喷丝头与电流体力学方法结合，能够以低廉的成本、大规模地对材料进行电流体力学加工。该方法适用于作为具有分离、防护、抗菌、防臭、催化、传感、装饰、结构支撑、生物相容、存储、可控释放、导电、修复、医疗、保健、智能响应、芳香、粘合功能中一种或者超过一种功能的超细材料的制备方法。所制备的超细材料以颗粒、纤维、薄膜、布块或块体结构得到应用。

背景技术

电流体力学方法指的是被加工材料在荷电情况下利用静电作用力及准均衡的内部推动力而突破被加工流体态材料的表面张力及内部作用力从而以射流的方式形成以微小的流体态物质形式分散在不能完全相混的其它流体态介质中并固化而成包括颗粒、纤维的方法，包括静电喷雾法、静电喷涂法及静电纺丝法，目前电流体力学方法对材料的处理加工均通过喷丝头进行。电流体力学方法由于引入了静电作用力而能够以低廉的价格、方便且位置可控地获得细化材料，因此目前静电喷雾及静电喷涂技术已经广泛应用于工农业生产、生活中。而静电纺丝由于其产能低目前还处于研发阶段。

然而，目前电流体力学方法还有待进一步改善与提高以适应人们获得超细材料及产能提高的需要。这是由于超细材料具有很大优越的性能而产能提高则能够降低成本。然而当前的电流体力学方法单纯利用静电作用力及准均衡的内部推动力(即施加在被加工材料上的压力除边缘效应外是相同的)往往难以满足人们的这些需要。人们在电流体力学加工过程中发现对被加工材料施加的电压越高所获得的材料的尺寸越大，而如果施加较低的电压，静电作用力及准均衡的内部推动力又难以突破材料的界面张力及材料内部作用力，特别是对于粘度较高的材料，如静电纺丝所用原料往往粘度很大，单纯的通过压力推进被加工材料流动并施加高电压其所获得的加工后的材料不仅尺寸大而且加工难度大从而产能极低。

而非均衡作用力作用于被加工材料起始射流界面处则能够有效地解决目前电流体力学方法中所存在的问题。非均衡作用力由于所施加的作用力在射流界面处大小、方向不一致结果导致其中部分界面处作用力较大而使得流体化的被加工材料有部分优先突出射流界面，从而可以帮助流体化被加工材料突破表面张力及内部作用力而更易于形成射流。对于荷电射流而言，由于非均衡作用力所产生的突出状流体化被加工材料的结构与静电场作用的尖端效应相匹配，所以对于荷电射流的辅助作用更为明显。

事实上人们在流体力学方法中已经成功引入了尚未意识到的非均衡作用力。例如人们利用闪蒸时，液体中有大量的汽泡生长、破碎，从而产生非均衡作用力而改善雾化效果的效应将其引入喷雾领域。目前，闪蒸技术已经成功地应用于无纺布及发电机燃油喷嘴领域。同样地，人们将超声波能够在液态材料中产生非均衡作用力的特点应用于喷雾领域，也取得了良好的效果。在电流体力学方法方面，人们通过引入气流而改善了电喷雾效果，但是由于未意识到其作用机制，目前的气助电喷雾所设计的气流在包括流速、气流方式方面尚未能充分利用气流所产生的非均衡作用力，因此尚可进一步改进、提高。所以将非均衡作用力引入电流体力学方法有望改善现有技术的效果、降低成本。

另外一方面，目前的电流体力学方法由于靠单纯的静电作用力及内部准均衡推力难以加工被加工材料，而如果能够采用无喷丝头电流体力学方法不仅可以省去费用高昂的复杂喷丝头的制造及维护费用而且可以大规模地进行加工、生产。但目前只有极少的无喷丝头的电流体力学方法，仅有的一例是利用垂直方向磁场对磁性流体自由表面扰动效应所形成的垂直于表层的尖锐的针状突起作用而与电流体力学方法结合而形成新的无喷丝头电流体力学方法，然而该方法由于助力作用较小，通过该方法人们只获得了少量的超细纤维。为此，本发明将其它作用较强的非均衡作用力及无喷丝头与电流体力学方法结合形成助力型无喷丝头电流体力学方法，该方法适用于作为具有分离、防护、抗菌、防臭、催化、传感、装饰、结构支撑、生物相容、存储、可控释放、导电、修复、医疗、保健、智能响应、芳香、粘合功能中一种或者超过一种功能的超细材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法系统及应用。

本发明的技术方案是：

一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法其特征在于包括以下步骤：

a、首先使被加工材料流体化；