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花瓣状多尖端静电纺丝喷头的电场模拟及优化

纺织学报 2024年第10期45卷 191-199页

作者：刘健董守骏王程皓刘泳汝潘山山尹兆松天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学工程教学实习训练中心天津300387

针对目前多针头静电纺丝易堵塞、针头之间存在边缘效应和无针头静电纺丝供液易挥发、泰勒锥位置不可控等问题,提出一种花瓣状多尖端喷头静电纺丝方法。喷头为半封闭式结构,上半部分为圆柱直管多流道结构,下半部分为花瓣状流道扩张结构,... 详细信息

针对目前多针头静电纺丝易堵塞、针头之间存在边缘效应和无针头静电纺丝供液易挥发、泰勒锥位置不可控等问题,提出一种花瓣状多尖端喷头静电纺丝方法。喷头为半封闭式结构,上半部分为圆柱直管多流道结构,下半部分为花瓣状流道扩张结构,每层的花瓣之间的间距为4 mm,能够在花瓣尖端高电场诱导作用下激发多股射流;利用COMSOL有限元分析软件对下半部分花瓣状流道扩张结构的各个参数电场强度进行模拟,研究喷头下端花瓣数量、花瓣长度和花瓣排布方式对电场均匀性的影响。结果表明:当静电纺丝喷头花瓣数量为4对(8个)、花瓣内层长度为21 mm、外层长度为20 mm、接收距离为200 mm、电压为30 kV时,电场强度平均值为5.441×10^(6) V/m,变异系数(CV)值为5.58%,表明该静电纺丝喷头可激发较高的电场强度且分布均匀;最后采用静电纺丝设备进行纺丝实验,验证了该新型花瓣状多尖端静电纺丝喷头在静电纺丝过程中能够降低边缘效应,减小能耗,射流多且稳定可控,可进行规模化静电纺丝。

关键词：静电纺丝花瓣状喷头多尖端 COMSOL软件电场模拟

多针头水浴静电纺电场模拟及电压对纳米纤维包芯纱结构的影响

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南通大学学报（自然科学版） 2024年第2期23卷 30-38页

作者：王小虎周歆如岳欣琰韩潇洪剑寒绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000 浙江洁达新材料科技有限公司浙江绍兴312000

纳米纤维纱线的制备一直面临着力学性能较弱和性能利用不完全的问题。针对上述问题,采用自制多针头水浴静电纺丝设备制备皮芯结构纳米纤维包芯纱,考察了电压对多针头静电纺丝工艺的影响。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布,分析多... 详细信息

纳米纤维纱线的制备一直面临着力学性能较弱和性能利用不完全的问题。针对上述问题,采用自制多针头水浴静电纺丝设备制备皮芯结构纳米纤维包芯纱,考察了电压对多针头静电纺丝工艺的影响。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布,分析多针头情况下的电场分布情况,以探究多针头产生多电场的协同作用及不同电压下纳米纤维包覆层的结构。对纳米纤维包芯纱的形态结构、孔隙率、包覆比、结晶性能和力学性能等进行分析测试。结果表明:多针头水浴静电纺丝技术可以制备具有良好皮芯结构的纳米纤维包芯纱;皮层纳米纤维的直径随着电压的增大呈先减小再增大的趋势,当电压为24 kV时,纳米纤维的平均直径达到最小值(101.42±17.25)nm,且得到的纳米纤维包覆层具有最好的力学性能(断裂强力为(12.99±1.33)cN);结晶度随着电压的增大呈先增后减的趋势,当电压为26 kV时,纳米纤维包覆层的结晶度达到最大值16.45%。

关键词：纳米纤维包芯纱多针头电场模拟电压

双针头连续水浴静电纺的电场模拟及其纳米纤维包芯纱结构

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纺织学报 2023年第2期44卷 27-33页

作者：周歆如胡铖烨范梦晶洪剑寒韩潇绍兴文理学院纺织服装学院浙江绍兴312000 浙江洁达新材料科技有限公司浙江绍兴312000 浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000

为研究电场变化对皮芯结构纳米纤维包芯纱结构的影响,通过双针头连续水浴静电纺丝法制备了以涤纶长丝为芯纱,锦纶纳米纤维为包覆层,兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布,探究了... 详细信息

为研究电场变化对皮芯结构纳米纤维包芯纱结构的影响,通过双针头连续水浴静电纺丝法制备了以涤纶长丝为芯纱,锦纶纳米纤维为包覆层,兼具纳米纤维特性和传统纱线力学性能的纳米纤维包芯纱。通过有限元分析软件ANSYS模拟其电场分布,探究了2个针头针尖间距对电场分布及纳米纤维包芯纱结构的影响。结果表明:静电纺丝最大电场强度出现在针尖处,随着针尖间距的增大,电场强度峰值呈现先增大后减小再增大的趋势;当针尖间距为20 mm时,纳米纤维间的黏结较多;随着针尖间距的增大,纳米纤维的形貌更加均匀光滑,其直径呈减小趋势,在针尖间距为80 mm时达到最小值(74.43±10.79) nm;当针尖间距从20 mm增加到60 mm时,纳米纤维包芯纱的孔隙率从20.27%提高到44.08%。

关键词：双针头连续水浴静电纺丝纳米纤维包芯纱电场模拟针头间距涤纶锦纶

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探测器开放式场笼电场模拟与优化

原子能科学技术 2023年第10期57卷 2000-2008页

作者：张俊伟李文博米振远智宇孙鹏飞宋金兴华北水利水电大学河南郑州450011 中国原子能科学研究院北京102413

开放式场笼广泛应用于多种测量粒子能量和位置的气体探测器,场笼内电场主要受到场笼外部强电场、场笼电极布局、场笼周期性结构破坏3种因素影响,不同因素影响的范围和程度各不相同。通过改变场笼电极与探测器外壳的距离、电极中心距、... 详细信息

开放式场笼广泛应用于多种测量粒子能量和位置的气体探测器,场笼内电场主要受到场笼外部强电场、场笼电极布局、场笼周期性结构破坏3种因素影响,不同因素影响的范围和程度各不相同。通过改变场笼电极与探测器外壳的距离、电极中心距、电极宽度、电极厚度,增加半电极结构、局部镜像电极等方式,可影响上述的一种到多种因素。本文通过计算电场分布及模拟电子的输运过程,评估各参数对电场的影响程度及其局限性,总结各参数选取的原则,为不同实验中探测器场笼的设计提供优化指导。

关键词：场笼电场模拟电子输运

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非绝热近场光学诱导平滑硅表面微结构的电场模拟

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红外与激光工程 2014年第3期43卷 800-805页

作者：孙晓雁沈正祥童广德张锦龙王占山沈正祥童广德张锦龙王占山先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所上海200092 上海无线电设备研究所电磁散射国家重点实验室上海200092

如何进一步降低超光滑光学元件表面缺陷是现代超精密光学元件制作技术研究的热点之一。在传统抛光方法的基础上,引入非绝热近场光学诱导平滑硅表面微结构这一新型方法,进一步去除超光滑抛光表面残留的纳米级表面微缺陷,降低表面粗糙度... 详细信息

如何进一步降低超光滑光学元件表面缺陷是现代超精密光学元件制作技术研究的热点之一。在传统抛光方法的基础上,引入非绝热近场光学诱导平滑硅表面微结构这一新型方法,进一步去除超光滑抛光表面残留的纳米级表面微缺陷,降低表面粗糙度。通过建立超光滑硅表面的微结构几何模型,采用时域有限差分法对表面微结构凸起在532 nm激光作用下的局域电场增强进行数值模拟。对比不同尺度的微结构所激发的最大电场强度表明,在基底峰谷值小于25.5 nm时,随微结构尺度递增,所激发的局域电场强度最大值约呈线性增长;随微结构倾斜率的逐渐递增,电场强度最大值也呈递增趋势。通过对激光诱导表面微结构调制电场的数值模拟,构建了硅表面微结构诱导平滑的物理图像,为描绘激光辐照下非绝热近场光学诱导平滑表面微结构的物理过程提供了有力的理论支持。

关键词：近场光学超光滑时域有限差分电场模拟光化学反应

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GIS隔离开关气室电场模拟与绝缘故障分析

高压电器 2020年第8期56卷 205-210页

作者：杨为朱太云赵恒阳张国宝蔡梦怡宋东波国网安徽省电力有限公司电力科学研究院合肥230601

隔离开关广泛应用于气体绝缘开关设备(GIS)中,文中采用三维有限元电场分析软件,建立了GIS隔离开关气室的三维电场仿真模型,计算了GIS隔离开关气室内各部件的电场分布,研究了金属异物对隔离开关气室内部SF6间隙电场分布的影响规律,发现... 详细信息

隔离开关广泛应用于气体绝缘开关设备(GIS)中,文中采用三维有限元电场分析软件,建立了GIS隔离开关气室的三维电场仿真模型,计算了GIS隔离开关气室内各部件的电场分布,研究了金属异物对隔离开关气室内部SF6间隙电场分布的影响规律,发现金属异物的存在引起隔离开关动触头屏蔽罩附近场强发生明显畸变,可能会导致GIS隔离开关气室绝缘故障。文中研究通过电场模拟手段,分析了金属异物对GIS隔离开关气室内部电场分布的影响,为今后GIS类似故障的处理分析提供借鉴与参考。

关键词： GIS隔离开关电场模拟金属异物绝缘故障

碳纳米管冷阴极超高真空鞍场规的电场模拟与实验研究

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真空 2005年第4期42卷 29-31页

作者：盛雷梅魏洋柳鹏刘亮齐京范守善清华-富士康纳米科技研究中心清华大学物理系北京100084 清华大学电子工程系北京100084

在静电鞍场规的基础上研制了一种碳纳米管(CNT)冷阴极鞍场规(SFG)。这种冷阴极鞍场规具有电极尺寸小,吸放气率低,热效应低,功耗低的特点。本文首先计算了碳纳米管冷阴极鞍场规的电场分布,计算结果表明,二极型碳纳米管电子枪的引出栅极... 详细信息

在静电鞍场规的基础上研制了一种碳纳米管(CNT)冷阴极鞍场规(SFG)。这种冷阴极鞍场规具有电极尺寸小,吸放气率低,热效应低,功耗低的特点。本文首先计算了碳纳米管冷阴极鞍场规的电场分布,计算结果表明,二极型碳纳米管电子枪的引出栅极的正电位在低于100 V的情况下对环形阳极鞍场规的轴向电位分布影响很少;并且在现有条件下对规管参数进行了测试,实验测定的规管对空气的灵敏度是1.05 Pa-1,规管功耗由热阴极规的0.9瓦减小到7毫瓦。

关键词：碳纳米管场发射鞍场规电场模拟

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静电纺丝电场模拟下的新型喷丝头的设计研究

静电纺丝电场模拟下的新型喷丝头的设计研究

作者：王衍书东华大学

学位级别：硕士

静电纺丝是一种制取纳米纤维简单而经济的方法。采用电场力作为拉伸力是静电纺丝和传统干湿法纺丝最大的不同之一,静电纺丝喷头的电场分布影响了射流的形成和运动轨迹,因此研究静电纺丝的电场是很必要的。利用Ansoft Maxwell12软件对静... 详细信息

静电纺丝是一种制取纳米纤维简单而经济的方法。采用电场力作为拉伸力是静电纺丝和传统干湿法纺丝最大的不同之一,静电纺丝喷头的电场分布影响了射流的形成和运动轨迹,因此研究静电纺丝的电场是很必要的。利用Ansoft Maxwell12软件对静电纺丝喷头的电场进行模拟,能够简单而直观地显示出电场的分布,进而全面深入地分析场强对纤维形成的影响,为工业化生产静电纺纳米纤维提供参考。本文从模拟传统单针头静电纺丝的电场出发,计算出针头头端液滴在临界电压下的形状,建立几何模型,施加激励源后得到电场分布图,分析等位线和电场强度矢量图以及电场强度云图,结合电流体力学理论,得出液滴锥尖处具有最大的表面电荷密度和电场强度,电场力最先在此处克服溶液的表面张力而喷出射流。然而,静电纺丝产量低是这种技术从实验室走向产业化生产及应用的最大障碍。在模拟传统单针头静电纺丝电场的基础上,本文提出了单喷头多射流静电纺丝原理,即使纺丝液的自由液面在导体表面上形成弧面而非平面,在静电场作用下,曲率较大的弧面处会聚集较多的表面电荷,进而凸起形成多个泰勒锥,喷出多根射流。根据10%PVA水溶液在铜板上形成的自由液面,建立了导体上自由液面静电纺丝几何模型,经电场模拟后发现电场强度最大部位出现在自由液面边缘的整圈弧面处,即纺丝液表面曲率最大的地方,证明了单喷头多射流静电纺丝原理的可行性。为了在较小的空间内使纺丝液形成较多的理想弧面,本文设计出伞状喷丝头。根据实验中纺丝液在各层铜板上的临界形状,用Ansoft Maxwell12软件建立了伞状喷丝头静电纺丝的几何模型,并进行电场模拟分析,发现每层铜板上的纺丝液边缘弧面处受到的电场最强,为多射流的喷出提供了理论条件。利用大型静电纺丝机,在设计出的伞状喷丝头上,对10%PVA水溶液进行试纺。实验观察到喷丝头每层铜板上的纺丝液均能从边缘弧面处喷出较为明显的射流,验证了模拟的电场强度分布以及对射流根数和运行轨迹的预测。纺制的纳米纤维的直径多分布于200-300nm之间,离散较小,产量约为180g/h,证明了此喷头在制备纳米纤维和提高静电纺丝产量方面的可行性。在模拟单针头静电纺丝的基础上,确定静电纺醋酸纳米纤维的最佳工艺条件,纺制纤维膜小样,测得其比表面积值为7.87m2/g,具有较大的表面能。将纺制的纳米纤维膜置入香烟过滤嘴中,以及将醋酸纤维直接纺在滤嘴的烟纸上制成新型香烟,测试两种方式的吸阻、过滤效率和对各有害气体的过滤吸附量,结果发现静电纺醋酸纳米纤维膜具有良好的过滤吸附性能,拓宽了醋酸纤维的应用领域。

关键词：静电纺丝电场模拟电场强度喷丝头过滤吸附性能

110仟伏短尾油纸电容式变压器套管尾部电场模拟研究

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电瓷避雷器 1977年第1期 13-21页

本文介绍用电解槽对110仟伏新老油纸套管尾部电场分布情况进行模拟试验,以证明短尾油纸套管设计的合理性和可靠性。文中详细介绍了模拟原理,模型及其误差问题,极板的均压与安插,测量线路,阻隔层阻抗与等位线的修正等。

关键词：瓷套均压电工陶瓷制品电流场电场油纸电容式变压器套管纸套管极板闪络电压等位线电场分布电容芯子电解槽电解池阻隔层电场模拟 110 尾部