微纳米纤维纺丝拉伸成型的力学模型

微纳米纤维纺丝拉伸技术，包括目前的研究热点熔喷技术和静电纺丝技术，是制备亚微米至纳米级超细纤维最重要的方法。熔喷技术已实现产业化，但熔喷纤维的细度尚处于微米级；而静电纺丝虽然能制备出纳米级纤维，但产业化的成本还很高。利用微纳米纤维纺丝拉伸技术制备出细度更细的纤维，并设计出可实现产业化生产的设备，是超细纤维制备技术的发展方向。本研究关注的是微纳米纤维纺丝拉伸成型的力学特性，从建立聚合物射流在高速气流场或静电场作用下拉伸变细成丝的力学模型出发，采用数值模拟的方法对熔喷和静电纺丝的纤维鞭动运动及其相关过程作深入的研究；将鞭动机理应用于熔喷工艺中，探索利用鞭动运动获得细度更细的熔喷纤维的方法，在此基础上对熔喷工艺的关键部件进行设计。该研究通过对纺丝拉伸工艺力学特性的研究，为微纳米纤维纺丝拉伸技术的提高和发展奠定理论基础。

微纳米纤维在过滤材料、生命科学、医药和工业等领域有着广泛的应该前景。微纳米纤维纺丝拉伸技术，包括目前的研究热点熔喷技术和静电纺丝技术，是制备亚微米至纳米级超细纤维最重要的方法。这两种技术中，一方面，熔喷技术已实现产业化，但熔喷纤维的细度尚处于微米级；另一方面，静电纺丝虽然能制备出纳米级纤维，但产业化生产线刚刚处于市场推广。因此这两方面的研究都倍受关注。. 本项目对微纳米纤维纺丝拉伸的力学性能进行深入的基础研究，建立微纳米纤维纺丝拉伸的力学模型，实现了对熔喷和静电纺丝纤维鞭动及其相关过程的数值模拟；探讨了鞭动对熔喷和静电纺丝形成微纳米纤维的作用；在理论研究的指导下，对熔喷工艺的关键部件——模头进行设计。. 本项目在聚合物和化工领域的国外期刊发表了SCI论文5篇，建立的力学模型参与的项目获两项省部级科学技术一等奖，培养了研究生数名。