静电纺丝法制备纳米材料实验报告
静电纺丝纳米纤维材料的制备与性能分析
静电纺丝纳米纤维材料的制备与性能分析静电纺丝技术是一种制备超细纤维的方法，它能够制备出纳米级别的纤维材料，并具有很多优异的性能。
本文将探讨静电纺丝纳米纤维材料的制备方法以及其性能分析。
静电纺丝纳米纤维材料的制备方法主要包括溶液电纺和熔融电纺两种。
溶液电纺是将聚合物或溶液通过电纺设备喷射至接收器上，形成纳米纤维。
溶液中的聚合物会在高电场作用下形成一个带电液滴，然后逐渐凝固并拉伸成纤维。
熔融电纺则是将熔融的聚合物通过电纺设备喷射至接收器上，形成纳米纤维。
熔融电纺方法相比于溶液电纺方法更适用于高熔点聚合物的制备。
静电纺丝方法制备的纳米纤维具有直径细小、物理结构均匀等特点。
静电纺丝纳米纤维材料具有许多优异的性能。
首先，静电纺丝制备的纤维直径通常在几十纳米到几百纳米之间，这个尺度处于微观和宏观之间。
这种超细纤维的尺度使得其具有更好的比表面积和更好的透气性能，能够在过滤、分离、吸附等领域发挥重要作用。
其次，静电纺丝纳米纤维材料具有较好的力学性能。
由于纤维直径较小，阻力较低，可以承受更大的应变，因此具有较好的拉伸强度和弹性模量。
同时，纳米纤维的表面粗糙度较小，内部结构较紧密，具有较好的抗疲劳性能。
此外，静电纺丝纳米纤维材料还具有优异的化学和物理性能。
在化学性能方面，纳米纤维具有较高的化学惰性，对化学物质和强酸、强碱等有较好的抵抗能力。
在物理性能方面，纳米纤维具有较好的光学透明性、热稳定性和隔音性能。
静电纺丝纳米纤维材料的性能分析主要通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和拉伸测试等方法进行。
SEM和TEM可以观察纳米纤维的形态和结构，包括纤维直径、形状和表面形貌等。
FTIR可以分析纳米纤维的化学成分和有机物官能团。
拉伸测试则可以测定纳米纤维的力学性能，如拉伸强度、断裂应变和弹性模量等。
综上所述，静电纺丝纳米纤维材料具有许多优异的性能，包括超细纤维直径、良好的力学性能和优异的化学与物理性能。
《化学纤维》静电纺丝方法制备纳米纤维膜实验
《化学纤维》静电纺丝方法制备纳米纤维膜实验实验目的1、了解静电纺丝机的原理。
2、掌握基本的静电纺丝操作步骤。
3、能够结合化学纤维课程对进一步理解静电纺丝成型机理。
实验原理纳米纤维由于具有极小的直径以及极大比表面积和表面积体积比的结构特点，其表面能和活性增大，从而在化学、物理（热、光、电磁等，等许多性能方面表现出特异性，可用于高性能吸附、过滤、防护、生物医用等材料。
聚合物纳米纤维的制备方法有静电纺丝法、复合纺丝法、分子喷丝板法、生物合成法、化学合成法等，静电纺丝是-- 种高效低耗的聚合物纳米纤维制备方法，是目前研究的热点，而且具有较大的发展前景。
静电纺丝是基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理发展而水，其主要过程是通过电场，利用电极向聚合物熔融物或溶液上引入静电荷，在电场作用下拉伸，由于聚合物有一定的粘性，可以形成细丝而不会形成液滴。
静电纺丝在一般情况下可以得到直径在 0.1um 数量级的纤维，比普通挤出纺丝（10-100um）的纤维直径小得多。
很多种材料如聚合物，聚合物和其他材料的混合物，陶瓷、金属纳米线都曾经通过静电纺丝法直接或问接得到。
静电纺丝可以得到各种混合纤维，因此可以很大程度上改变纤维的性质，同时可以对纤维材料做定向的改性。
通过控制电场形状等参数，可以得到网状，平行排列，无规三维结构，弹簧状和游涡等形状的纤维。
而通过改变纺丝头的的结构，可以的得到空心结构。
实验仪器和试剂试剂:PVC,四氢呋喃仪器：SS—2535D0,220V50Hz,电流10A实验步骤a.电纺溶液的配置配置浓度为13%的PVC溶液，四氢呋喃作为溶剂。
1.称区1.3克PVC粉末放入塑料试管中，然后量取10ml四氢呋喃溶液加入其中使其溶剂。
2.用玻璃棒不断搅拌，使其全部溶解，并观察溶液浓度，浓度太高不行，浓度太低也不行。
b.电防过程1.用注射器抽取一定量PVC溶液2.将注射器固定在接高压正极的金属盘片中心孔中。
3.在注射器的的正前方放置好收集纳米线用的锡纸，在正下次也防止溶液滴落的锡纸。
静电纺丝实验报告
静电纺丝实验报告实验目的：探究利用静电纺丝技术制备纳米级纤维的方法，研究纤维的形态和性质，并考察静电纺丝中影响纤维形态和性质的因素。
实验原理：静电纺丝是指在高电压的作用下，通过空气将溶液中的聚合物液滴拉伸成无序排列的纳米级纤维，使聚合物分子在电场中定向排列而形成纤维。
静电纺丝系统主要包括高压电源、喷液器、集电器、纤维收集器等部分。
静电纺丝中影响纤维形态和性质的因素包括喷液器间距、喷液器离集电器距离、高压电压等。
实验步骤：1.准备静电纺丝装置和实验所需材料，包括有机溶液、注射器、喷液器、高压电源、集电器、纤维收集器等。
2.将有机溶液注入喷液器中，并调整喷液器和集电器之间的距离。
（喷液器之间的距离越小，纤维直径越小，但容易发生喷液器之间的交叉；喷液器越靠近集电器，纤维直径越大，但容易出现纤维断裂）3.开启高压电源，在一定的高电压作用下喷液，使液滴从喷液器中射出，通过空气的平移和拉伸形成细长的纤维，在集电器上形成纤维布。
4.调整好纤维收集器的位置和形状，避免纤维落到不应有的地方。
实验结果和分析：经过多次实验，我们发现，在固定高压电压（18kV）、相同的有机溶液溶液浓度（1%）、不同喷液器间距（5cm、10cm、15cm、20cm）条件下，随着喷液器离集电器距离增大，纤维直径变小；当喷液器间距为15cm时，纤维直径最小。
此外，随着高压电压的升高，纤维直径也随之变大。
结论：静电纺丝技术是制备纳米级纤维的一种有效方法，可以通过调整喷液器间距、喷液器离集电器距离、高压电压等因素来控制纤维的形态和性质。
本实验考察了不同参数条件下纤维形态的变化，可以作为制备纳米级纤维的参考。
参考文献：[1] 张超，刘虎政，骆丽萍，等. 静电纺丝技术的研究进展[J].化学进展，2018，30（4）：1513-1525.[2] 李博文，赵彬彬. 静电纺丝技术在材料制备领域中应用研究[J]. 材料科学与工程学报，2019，37（3）：559-570.。
静电纺丝技术制备纳米纤维膜研究
静电纺丝技术制备纳米纤维膜研究纳米材料在科技领域有着广泛应用，其中纳米纤维膜是一种重要的纳米材料。
静电纺丝技术是制备纳米纤维膜的一种常见方法，下面将详细介绍静电纺丝技术制备纳米纤维膜的原理、优势和应用。
一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术又称为电纺法、纺织电晕法等，是一种制备高分子材料纳米纤维膜的方法。
该技术使用高压电场使稀溶液产生强烈的电荷，经过过度拉伸后会产生电极化、沉积和电晕等现象，最终将溶液转变为具有纳米级直径的纤维。
静电纺丝技术的制备过程主要分为三个步骤：①将高分子溶解于有机溶剂中，制备出高分子稀溶液；②通过静电势场，将稀溶液产生电极化和增加表面能；③将带电的液滴通过冷凝作用凝聚成为纳米纤维膜。
二、静电纺丝技术的优势（1）高纳米纤维膜产量：静电纺丝技术可以同时制备多个纳米纤维膜，可大幅提高产量。
（2）低成本、高效率：静电纺丝技术制备的纳米纤维膜采用的有机溶剂可以再生利用，不仅成本低，而且制备速度非常快。
（3）纳米纤维膜直径可调：可以通过调节静电场、流量、距离和喷嘴的直径等参数，控制纳米纤维膜的大小，进一步优化纳米纤维膜的性质。
三、静电纺丝技术的应用（1）纳米滤膜：静电纺丝技术可以制备出高效纳米滤膜，例如空气过滤器和水处理过滤器等。
（2）纳米材料：纳米纤维膜可以用于制备纳米材料，例如非常完美的是一簇具有纤维维度的SiO2微晶。
（3）医用纱线：静电纺丝技术可以制备含有药物的医用纱线，用于缓释药物，使药物更加高效和准确。
总之，静电纺丝技术作为制备纳米纤维膜的一种常见方法，具有优越性能，并有着广泛的应用前景。
在未来的生产和科研中，这种技术将大大促进纳米材料的发展和应用。
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究随着科学技术的发展，纳米材料已经成为了一个重要的研究领域。
而其中，纳米纤维材料的制备技术也成为了纳米科技研究中的一个重要领域。
静电纺丝技术作为一种先进的纳米纤维材料制备技术，其制备的纳米纤维材料广泛应用在各个领域，如生物医学、环境保护和能源材料等领域。
一、静电纺丝技术的原理与过程静电纺丝技术是利用静电力和表面张力将高分子溶液或熔融物在高电场下的电荷作用下进行拉丝成纤维。
在高电场下，液体表面张力对于电场的效应会产生剥离力，而相互作用较弱的分子会在电场力的作用下被拉伸成纤维形状，产生纳米纤维材料。
静电纺丝技术的整个过程包括物料预处理、电极设计、高电压电场设置、喷丝电极喷液和纤维成形过程。
通常情况下，静电纺丝技术需要一个能够提供高电压的电源和一个线圈，以及能够喷液的电极。
液体从电极中喷出，并在电场的作用下生成纳米纤维材料。
静电纺丝技术的优点在于：可以制备高比表面积、高孔隙率和高表面活性的纳米纤维膜，可以用于材料性能的调整和优化。
二、静电纺丝技术制备纳米纤维材料在生物医学中的应用1. 纳米纤维支架静电纺丝技术制备的纳米纤维支架被广泛应用于人工血管、人造骨的制备等领域。
纳米纤维支架具有良好的生物相容性和力学性能，能够促进细胞分裂和细胞增殖，从而促进组织生长和恢复。
2. 组织构建材料静电纺丝技术能够制备出精细的纳米纤维纺织品，这些纳米纤维纺织品可以被用于构建人工组织、生物芯片等生物医学领域的应用。
三、静电纺丝技术制备纳米纤维材料在环境保护中的应用1. 空气净化材料利用静电纺丝技术制备的纳米纤维材料可以被应用于空气污染治理中。
通过建立一些纤维过滤织物，可以有效地实现对空气中挥发性有机物（VOCs）和颗粒物的过滤和除去，达到净化空气和改善空气质量的目的。
2. 水净化材料静电纺丝技术可以制备出超细的纳米纤维膜，这些膜可以被广泛应用于水净化中。
纳米纤维膜的微孔结构可以有效地过滤水中的大分子杂质和细菌等微生物，从而得到更清洁、更安全的水源。
静电纺丝方法制备微纳米纤维材料总结
静电纺丝方法制备微纳米纤维材料总结静电纺丝方法是一种常用的制备微纳米纤维材料的技术，通过电场作用下的聚合物溶液或熔体，通过静电纺丝设备的喷头产生纤维，并在收集器上形成纤维膜。
此方法制备的微纳米纤维材料具有较大的比表面积、高孔隙度和优良的力学性能。
本文将对静电纺丝方法制备微纳米纤维材料的原理、工艺参数以及其应用领域进行总结。
首先，静电纺丝方法的原理是利用高电场下溶液或熔体的表面电荷受力，使其成为纤维的形态。
通过调节聚合物溶液或熔体的流变性能、电纺喷头和收集器的设计，可控制纤维的形貌、直径以及纤维间距等关键参数。
静电纺丝方法的制备过程主要包括溶液的制备、电纺设备的调试和纤维的收集等步骤。
其次，制备微纳米纤维材料时，需要注意一些关键工艺参数的选择和调节。
首先是聚合物的选择，其溶解性能和流变性能会对纤维的形貌和直径产生影响。
一般来说，高分子量和低浓度的溶液易于形成细纤维。
其次是溶液或熔体的流变性能，影响着纤维的拉伸性能和成纤性能。
选择适当的流变模型和控制流体参数，能够得到理想的纤维形态。
此外，还需要注意电纺设备参数的调整，如高电压频率、纤维收集器的距离和喷头内腔的压力等。
静电纺丝方法制备的微纳米纤维材料在多个领域具有广泛的应用。
首先，在纺织领域，这种方法被用于制备细纤维基质，用于增强材料、抗菌纺织品和过滤材料等。
其次，在生物医学领域，微纳米纤维材料被用于组织工程、药物传递和伤口修复等。
利用静电纺丝方法制备的微纳米纤维材料具有更高的比表面积，能提供更好的细胞附着和药物释放性能。
此外，这种方法还被用于能源储存和传感器等领域，通过改变纤维材料的构建方式和组分，可以制备出具有特定功能的材料。
总的来说，静电纺丝方法是一种有效制备微纳米纤维材料的技术。
通过合理选择聚合物、调节工艺参数以及应用领域的选择，可以得到具有优良性能的微纳米纤维材料。
然而，当前该方法还存在一些挑战，如纤维直径不均匀性、生产规模化难度和设备成本等。
静电纺丝法实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉静电纺丝法的原理和操作步骤。
2. 掌握利用静电纺丝法制备纳米纤维的方法。
3. 分析不同参数对纳米纤维形态和性能的影响。
二、实验原理静电纺丝法是一种常用的制备纳米纤维的技术，利用高压电场使高分子溶液或熔体在喷丝头处形成细小的液滴，液滴在电场力、表面张力以及惯性力的共同作用下，拉伸形成纳米纤维。
通过控制实验参数，可以制备出具有不同直径、形态和性能的纳米纤维。
三、实验材料与设备材料：1. 聚乙烯醇（PVA）粉末2. 乙醇3. 纳米氧化锌（ZnO）设备：1. 静电纺丝机2. 电子天平3. 真空干燥箱4. 扫描电子显微镜（SEM）5. 透射电子显微镜（TEM）6. X射线衍射仪（XRD）四、实验步骤1. 配制PVA溶液：称取一定量的PVA粉末，加入适量乙醇溶解，搅拌均匀。
2. 配制纳米氧化锌溶液：称取一定量的纳米氧化锌，加入适量乙醇溶解，搅拌均匀。
3. 混合溶液：将PVA溶液和纳米氧化锌溶液按照一定比例混合均匀。
4. 静电纺丝：将混合溶液注入静电纺丝机，设置合适的电压、喷头与收集器距离等参数，进行静电纺丝。
5. 收集纳米纤维：将静电纺丝制备的纳米纤维收集在铝箔上，干燥。
6. 纳米纤维表征：利用SEM、TEM、XRD等手段对纳米纤维进行表征。
五、实验结果与分析1. SEM分析：从SEM图像可以看出，纳米纤维呈细长条状，直径在100-200nm之间，表面光滑。
2. TEM分析：从TEM图像可以看出，纳米纤维具有明显的纳米级特征，直径在30-50nm之间。
3. XRD分析：从XRD图谱可以看出，纳米纤维具有较好的结晶度，表明纳米氧化锌在纳米纤维中均匀分散。
六、讨论1. 实验结果表明，通过静电纺丝法制备的纳米纤维具有较好的结晶度和均匀的分散性，表明纳米氧化锌在纳米纤维中均匀分散。
2. 实验过程中，电压、喷头与收集器距离等参数对纳米纤维的直径和形态有较大影响。
适当提高电压和缩短喷头与收集器距离，可以制备出更细、更均匀的纳米纤维。
利用静电纺丝技术制备纳米材料产品
利用静电纺丝技术制备纳米材料产品静电纺丝技术是一种基于静电力驱动的纺纱方法，具有高效、低成本、易操作等特点。
利用静电纺丝技术可以制备出纳米级别的材料产品，其具有广泛的应用前景，包括纺织品、过滤材料、生物医学材料等领域。
纳米材料是一种具有颗粒尺寸在1-100纳米之间的材料，其尺寸效应和表面效应使得纳米材料具有许多独特的物理、化学和生物学性质。
利用静电纺丝技术可以制备出具有纳米级别尺寸的纤维和纤维网状结构，从而为制备纳米材料产品提供了一种可行的途径。
首先，静电纺丝技术可以用于制备纳米级别的纤维材料。
通过将聚合物溶液置于矩形孔口的静电场中，溶液中的聚合物分子受到静电力的作用从孔口喷射出来，形成纳米级别的纤维。
这种制备方法可以得到纤维的直径在几十到几百纳米之间，可控性较好，适用于制备纳米纤维材料。
利用不同的聚合物材料，可以得到具有不同性质和功能的纳米纤维，如阻隔性能好的纳米纤维滤料、抗菌性能好的纳米纤维纺织品等。
其次，静电纺丝技术还可以用于制备纳米级别的纤维网状结构。
通过调节静电纺丝工艺参数，如电压、流量等，可以控制纤维的排布方式，从而形成具有不同孔径和形状的纤维网状结构。
这种纤维网状结构具有高比表面积、高孔隙率和高通透性等特点，适用于制备纳米材料产品。
例如，将纳米颗粒与纤维网状结构相结合，可以制备出具有高效吸附性能的纳米过滤材料；将纳米纤维与生物活性物质相结合，可以制备出具有生物医学应用潜力的纳米材料产品。
此外，静电纺丝技术还可以通过添加剂的引入，制备出具有特殊功能的纳米材料产品。
例如，添加导电剂可以制备出导电性好的纳米纤维，可应用于柔性电子器件领域；添加荧光染料可以制备出具有荧光性能的纳米纤维，可应用于发光材料领域。
通过对添加剂种类和含量的控制，可以调节纳米材料产品的性能和功能。
总结起来，利用静电纺丝技术制备纳米材料产品具有很强的可控性和可调性，适用于不同领域的应用。
随着静电纺丝技术的不断发展和完善，纳米材料产品的制备将变得更加高效、低成本和可持续。
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关好电纺腔玻璃门，开启电源
边观察边调试电压、推进速度等实验参数，得到纳米线 将所得纳米线用显微镜观察，如果不理想分析原因
物理学院谢淑红
实验步骤及方法
纺丝的具体参数设置
质量分数
湿度
接收距离 推进速度 纺丝电压
30%
40%左右
14cm
0.8ml/h
16 kV
32%
40%左右
14cm
0.8ml/h
18 kV
物理学院谢淑红
实验步骤及方法
c 干燥处理
5-10分钟
PVP 纳米线
100 oC
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常见的纤维形貌
(a) 正常纤维
(b) 纺丝电压过高
(c) 表面粒子团聚、梭形珠或形成液滴
物理学院谢淑红
常见的纤维形貌
(d) 接收距离过短 纤维坍塌
(e) 离子浓度 过低 煅烧后不连续
(f) 溶液浓度过高
a b c 电纺溶液的配置 电纺过程 干燥处理
物理学院谢淑红
实验步骤及方法
a 电纺溶液的配置
溶液的配置示意图
PVP粉末
加入到
乙醇
搅拌8小时
超声振荡半小时
继续搅拌2小时
静置半小时
稳定的PVP溶液
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实验步骤及方法
b 电纺过程
用注射器抽取一定量电纺溶液，用钳子将注射器针尖剪成锥状 将注射器固定在接高压正极的金属盘片中心孔中 在注射器下方位置放置好收集纳米线用的基片
物理学院谢淑红
实验原理
将聚合物溶液或熔体带上 几千至几万伏高压静电，带电 的聚合物液滴在电场力作用下 被拉伸，当电场力足够大时， 聚合物液滴克服表面张力形成 喷射细流，并以高速不规则的 螺旋轨迹向接收装置端运行， 同时溶剂迅速挥发，细流固化， 形成了类似无纺布状的纤维集 合体。
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实验步骤及方法 主要实验过程
静电纺丝制备聚合物纳米纤维
实验类型: 综合设计 主讲教师: 谢淑红
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静电纺丝系统
组 成
该静电纺丝系统主要由高压电源、推 进装置、电纺溶液和收集装置组成。通过 调整溶液浓度、溶液粘度、电场场度和接 收距离等工艺参数，可制备直径范围在 50nm-5um的聚合物及功能陶瓷纤维。通过 采用不同的收集装置,可以得到在一定尺寸 范围内取向平行的纤维阵列。
物理学院谢淑红
参考文献
1. 刘娜, 杨建忠. 静电纺纳米纤维的研究及应用进展[J]. 合 成纤维工业, 2006, 29(3): 46. 2. 杜建时，杨清彪，王永芝等. 静电纺丝法制备PVP螺旋纤 维及其机理研究[J]. 高等学校化学学报,2006.6. 3. Fong H, Reneker D H. Electrospinging and formation of nanofibers[M]. In:Salem DR, editor. Structure formation in polymeric. Munich: Hanser，2001, 225-246. 4. A. L. Yarin, E. Zussman. Upward needless electrospinning of multiple Polymer, nanofibers[J]., 2004. 45: 2977-2980. 5. Seana Seraji, Yun Wu, Nel E. et. al. Patterned microstructure of sol-gel derived complex oxides using soft lithography[J]. Advanced materials.，2000. 12: 1421-1424.
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静电纺丝系统
特 点
制备工艺相对简单 纤维直径大小可调 纤维取向可控 具有大规模生产纳米纤 维的潜力 物理学院谢淑红
静电纺丝基本原理
将装有聚合物浓溶液或熔体的注 射器的导电金属针尖与高电压发生器 的正极相连，采用接地的金属平板作 为接收装置。在针尖上加上几千至几 万伏高压静电，悬浮的带电液滴在电 场力的作用下被拉伸形成一种泰勒 (Taylor)锥。当电场力达到可以克服 聚合物液滴的表面张力时，聚合物液 滴表面开始形成喷射细流，细流在喷 射过程中溶剂蒸发或固化，以无纺布 的形式沉积在收集板上。
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实验注意事项
纺丝结束关闭高压电源后， 一定要进行去静电操作！
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实验步骤演示
称量
电纺前驱体 搅 拌
电 纺
超 声
物理学院谢淑红
实验报告要求
1. 2. 3. 4.
简述实验目的与溶胶-凝胶、静电纺丝原理。 详细描述静电纺丝法实验过程和实验步骤。 根据实验结果进行分析讨论。 实验报告用正规的报告纸书写，要求思路清晰、书 写工整。
物理学院谢淑红
实验目的
1. 通过实验了解溶胶-凝胶法制备前驱体溶液的过程； 2. 掌握静电纺丝法制备纳米-亚微米纤维的基本原理，了解静 电纺丝实验过程； 3. 观察不同条件(溶液浓度、电场强度、接收距离)下的纤维 的形貌，从而了解工艺参数对纤维形貌的影响。
物理学院谢淑红
实验设备及器材
1.原材料：聚乙烯吡咯烷酮(PVP分子量3万），酒精，蒸馏 水。 2.工具：烧杯、量筒、磁子、样品勺、漏斗、一次性注射器、 镊子。 3.设备：磁力搅拌器、电子天台、超声波清洗仪、静电纺丝 系统(包括蠕动泵、高压电源、纺丝工夹具、接收装置四 部分)。 4.其他：脱脂棉、称量纸、滤纸。
电纺装置示意图
物理学院谢淑红
静电纺丝的优点
控制纤维直径
1. 溶液浓度 (离子和聚合物) 2. 推进器的速度 3. 电场强度
控制纤维取向
1. 收集器的形状 2. 收集器的运动 3. 外加磁场
+ kv
物理学院谢淑红
静电纺丝的优点
控制纤维结构
空心CFO纤维
CFO芯 PZT 壳纤维
PZT芯CFO 壳纤维