當(dāng)聚合物溶液或熔體被推出噴絲頭時,表面張力會促使其形成球形液滴。而由于噴絲頭上外加了高電壓,使液滴表面帶同種電荷。當(dāng)靜電排斥作用足夠強時,可以抵消表面張力作用,此時液滴不是球形而是圓錐形。隨著電壓的加大,聚合物液滴被逐漸拉長形成錐體(Taylor錐)。毛細管的Taylor錐頂點被加速,當(dāng)電荷電荷斥力大于表面張力時,聚合物液滴形成射流從Taylor錐表面噴出,同時溶劑揮發(fā)或固化,最終落在接收裝置上,形成類似非織造布狀的纖維氈(網(wǎng)或者膜)。根據(jù)收集裝置與噴射裝置的間距,靜電紡絲技術(shù)還包括近場直寫和遠場靜電紡絲。
近場靜電紡絲:近場靜電紡絲也稱近場直寫技術(shù)、電流體噴印技術(shù)。近場直寫靜電紡絲工藝是指當(dāng)收集裝置與噴頭間距控制在0.5~5mm范圍時,輔助精密運動控制,就可以通過近場靜電紡絲技術(shù)制備出高度有序取向的納米纖維。
遠場靜電紡絲:在遠場模式中,噴絲頭到接收器的距離為5~15cm,電源電壓大約在10~20KV之間。使用遠場模式進行紡絲時,可以得到比近場模式更細的納米纖維,紡絲速度也更快。但是無法精準地控制納米纖維在接受板上的位置。
不銹鋼熔融靜電紡絲機是利用三段式鑄銅加熱圈將聚合物加熱融化,用壓縮保護性氣體連續(xù),定量而均勻的從噴絲頭的毛細孔中擠出,而成為液態(tài)細流,在空氣的冷凝作用下形成初生纖維,利用高壓靜電對初生纖維進行吸引牽伸,制作納米纖維的工藝。