國外對(duì)高壓靜電紡絲機(jī)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

 

    （1）研究多種合成聚合物和天然聚合物的靜電紡絲工藝，分析影響紡絲的因素及其纖維表征。

 

    （2）研究電壓、噴絲口與接收屏之間的距離、紡絲液的濃度和流量等靜電紡絲工藝參數(shù)對(duì)靜電紡纖維的直徑及表面形態(tài)的影響，分析紡絲工藝的規(guī)律，以建立各工藝參數(shù)關(guān)系的理論模型。

 

    （3）高壓靜電紡絲機(jī)所得制品在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究。

 

    （4）靜電紡絲裝置和方法上的創(chuàng)新，是近來靜電紡絲研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。

 

    與國外相比，國內(nèi)的研究大約從2002年開始，東華大學(xué)研究了靜電紡絲的工藝參數(shù)對(duì)聚丙烯腈纖維直徑的影響，同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行了導(dǎo)電聚合物納米纖維靜電紡絲工藝的研究，北京化工大學(xué)用靜電紡絲法制得聚乳酸納米纖維無紡氈。總之國內(nèi)的靜電紡絲起步較晚，對(duì)靜電紡絲的研究主要是通過選擇適當(dāng)?shù)木酆衔锶芤杭徶萍{米級(jí)纖維，目前還著重于工藝參數(shù)對(duì)纖維形貌和直徑的影響及其纖維形貌的分析。

 

    高壓靜電紡絲機(jī)的原理

 

    高壓靜電紡絲機(jī)是在加入高分子溶液的噴嘴前端施加高電壓或直接對(duì)高分子溶液施加高電壓，在噴嘴前端的液滴表面，電荷集中而互相排斥時(shí)，從噴嘴流出的液滴逐漸變成被稱為泰勒錐的圓錐狀。電荷的排斥力逐漸增強(qiáng)，當(dāng)排斥力超過表面張力時(shí) ,液體從圓錐的前端正直噴射。因?yàn)閲姵龅娜芤毫髯兗?xì)，表面電荷密度變大，電荷的排斥力增強(qiáng)，進(jìn)一步拉伸溶液流。這時(shí)，由于溶液流的表面積急速增大，溶劑揮發(fā)，就在捕集電極上形成納米纖維。

 

    高壓靜電紡絲機(jī)主要由高壓靜電發(fā)生器、擠壓機(jī)的注射器、注射針 （可替代噴絲板噴嘴）和接收裝置。聚合物溶液裝在注射器中，其前端接上金屬電極與高壓電源相連作為陽極。接地的接收裝置作為陰極。

 

    1、靜電紡絲接收裝置

 

    采用傳統(tǒng)的靜電紡絲接收裝置，由于紡絲過程中不穩(wěn)定狀態(tài)的存在，在接收裝置上得到的纖維往往是無序排列的。因此，制取具有*的電學(xué)、光學(xué)、機(jī)械性能的取向纖維引起了研究者的極大興趣。獲得高度取向的靜電紡絲纖維的主要方法是通過改進(jìn)接收裝置和控制電場(chǎng)等方法來實(shí)現(xiàn)的。

 

    嘗試了一種新的方法排列纖維，他們將兩個(gè)電極平行放置（如圖 2），纖維在下落過程中受到靜電力的作用，并在垂直于平行電極的方向被拉直沉積，終搭載在兩個(gè)電極之間。他們認(rèn)為兩個(gè)電極產(chǎn)生的靜電力是纖維取向排列的主要原因。這種方法所得的纖維取向排列程度有很大提高，排列纖維面積也有很大增加，是一種簡(jiǎn)單而行之有效的方法。

 

    2、制備螺旋狀纖維的接收裝置

 

    設(shè)計(jì)了一種新型的接收裝置（如圖4），用來收集定向排列的螺旋狀纖維（如圖 5）。與傳統(tǒng)的靜電紡絲裝置不同，接地的接收電極是一個(gè)固定在木板中心的直徑為2mm的金屬電線。接地電極與噴絲頭之間存在一定的角距離，且在兩者之間放置一塊傾斜的載玻片，用來接收螺旋狀的纖維。在紡絲過程中，當(dāng)射流到達(dá)收集板表面時(shí)被擠壓產(chǎn)生機(jī)械不穩(wěn)定性，從而產(chǎn)生彎曲折疊、曲折褶皺或者螺旋結(jié)構(gòu)的纖維。

 

    3、動(dòng)態(tài)水浴接收裝置

 

    設(shè)計(jì)了一種新型的動(dòng)態(tài)水浴接收裝置，如圖 6 所示。該裝置主要是通過水流由上水槽底部直徑為5mm的洞流出時(shí)形成的漩渦，對(duì)纖維進(jìn)行拉伸。用水泵連接上下兩個(gè)水槽形成一個(gè)循環(huán)，使水能重復(fù)循環(huán)使用并且保持上水槽的水位不變。在上水槽中插入一根導(dǎo)線，將水面上多余的電荷導(dǎo)出。在不拉斷纖維的前提下，旋轉(zhuǎn)的離心力和水流牽引作用下，對(duì)纖維進(jìn)行很好的拉伸牽引。纖維在漩渦底部匯聚成紗線，從槽底的洞中流出，并用旋轉(zhuǎn)的滾筒接收纖維紗線。

 

    在靜電紡絲過程中加入電場(chǎng)。在磁場(chǎng)的作用下，射流中的電流所產(chǎn)生的安培力的方向始終指向初始平衡點(diǎn)，從而導(dǎo)致鞭動(dòng)范圍減小，射流的穩(wěn)定性控制得到提高。

 

    且與旋轉(zhuǎn)的圓筒接收裝置呈90 ℃角處放置一個(gè)輔助電極（如圖8）。該電極提供與噴絲頭上大小相等方向相反的電壓。該裝置產(chǎn)生一個(gè)可控的電場(chǎng)以消除電紡過程中的彎曲不穩(wěn)定和鞭動(dòng)，從而使電紡射流沿一個(gè)穩(wěn)定的軌跡噴射。