بررسي شكل گيري نانوالياف در فرآيند الكتروريسي چندنازله

Theoretical and Experimental Investigations of Nanofibers Formation on the Multiple Nozzle Electrospinning Process

سامانه هاي الكتروريسي چندنازله را مي توان براي افزايش بهره وري و ضخامت در سطح وسيع براي توليد نانوالياف طراحي نمود. در پژوهش حاضر، نتايج حاصل از تحقيقات تجربي و مدل سازي جت هاي چندگانه در طي فرآيند الكتروريسي محلول-هاي پلي‌آكريلونيتريل (PAN) مورد بررسي قرار گرفت و چيدمان هاي مختلف از فرآيند الكتروريسي چندگانه ارزيابي شدند. محلول‌هاي PAN با غلظت w/v%15 با تعداد نازل هاي مختلف بين 1 و 4 الكتروريسي شدند. ساختار الياف توليدي بوسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفتند. با افزايش تعداد نازل در فرآيند الكتروريسي از 1 به 4 مقدار قطر نانوالياف توليدي از مقدار 26±223 به 78±519 نانومتر افزايش يافتند. چيدمان هندسي نازل ها و نيز تعداد آن ها تاثيرات قابل توجهي در مقدار ميانگين قطر نانوالياف و زاويه انحراف بين جت ها نشان دادند. بزرگ شدن زاويه انحراف با توجه به افزايش تعداد جت ها از 2 تا 4، نياز به افزايش ابعاد جمع كننده از مقدار cm25×cm20 به cm45×cm40 مي باشد. اين نتايج نشان مي دهد كه برهم كنش بين جت هاي پليمري از هركدام از نازل ها نقش اساسي در تشكيل نانوالياف الكتروريسي شده دارند.

Multiple nozzle electrospinning systems can be designed to increase both productivity and thickness for large scale nanofibers production. In the present study describes the results of the experimental investigation and modeling of multiple jets during the electrospinning of polyacrylonitrile (PAN) solutions. Several multiple nozzle electrospinning setups were tested. PAN solutions (15 w/v%) were electrospun varying the number of nozzles between 1 and 4. Nanofiber morphology was observed under a scanning electron microscopy (SEM). With increasing the number of nozzles in the electrospinning setup from 1 to 4, the average nanofibers diameter increased from 223±26 nm to 519±78 nm. The geometrical alignment and number of the nozzles showed significant effects on the average diameter and the divergence angle between jets. The divergence angle enlargement due to the increase of jets number from 2 to 4, made necessary to increase collector dimensions from 20cm×25cm to 40cm×45cm. It indicates that the interaction between the polymer jets from individual nozzles plays a great role in the electrospun nanofibers formation.