高压静电加载形式对聚合物熔体静电直写制备效果的影响

为探究熔体静电直写制备过程中电极正接与反接造成的差异,利用ANSYS对不同高压静电加载形式下纺丝区间的电场强度大小、分布以及电场方向进行了模拟分析,并从产生射流临界电压、射流速度、纤维直径、纤维沉积精度等方面进行了实验对比。模拟结果与实验结果相互印证：电极正接的情况下喷头处电场强度较反接高出14%左右,纤维直径更细,射流速度更快,相同距离下产生射流所需要的临界电压仅为反接的35%～74%;电极反接的情况下接收板位置电场强度较正接高35%左右,电场强度分布更加均匀,电场方向更加一致,更有利于提高纤维在电场中的稳定性,纤维沉积偏差较正接降低35%～51%。     

基于接收温度调控的TPU熔体静电直写可控沉积

通过调控接收板温度,实现了热塑性聚氨酯材料的熔体静电直写制备。通过模拟发现,当纺丝距离为5 mm时,接收板温度升高后,纺丝区间内温度呈线性提高,有利于减缓射流的冷却速度。通过实验探究了不同接收板温度对熔体静电直写制备热塑性聚氨酯材料纤维直径、形貌、沉积精度以及三维网格形貌的影响。实验表明,当接收板温度为80℃时,平均纤维直径与40℃时相比,降低了27.7%;当接收板温度100℃时,纤维沉积误差与60℃时相比,降低了46.8%;当接收板温度为80～100℃时,能够制备稳定的三维纤维结构;当接收板温度为120℃时,射流无法凝固为纤维。