一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法及其应用技术

本发明专利技术涉及界面助力型无喷丝头电流体力学方法，特别是通过在无喷丝头电流体力学界面即荷电被加工材料起始射流界面处增加除静电作用力及可选用的垂直方向磁场对磁性流体自由表面扰动效应所形成的垂直于表层的尖锐的针状突起作用之外的与荷电流体运动方向相适应即作用力方向与电射流方向相同或者存在相同方向分量的作用力，以便帮助荷电流体突破电流体力学界面的表面张力及流体内部相互作用力从而加工、处理被加工材料。该方法适用于作为具有分离、防护、抗菌、防臭、催化、传感、装饰、结构支撑、生物相容、存储、可控释放、导电、修复、医疗、保健、智能响应、芳香、粘合功能中一种或者超过一种功能的超细材料的制备方法或者材料的涂布方法。所制备的超细材料以实心、中空或者核壳结构的颗粒、纤维、薄膜、布块或块体结构得到应用并能够以低廉的成本、大规模地对材料进行加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及--种新型电流体力学方法，特别是将被加工材料起始射流界面处 助力的作用及无喷丝头与电流体力学方法结合，能够以低廉的成本、大规模地 对材料进行电流体力学加工。该方法适用于作为具有分离、防护、抗菌、防臭、 催化、传感、装饰、结构支撑、生物相容、存储、可控释放、导电、修复、医 疗、保健、智能响应、芳香、粘合功能中一种或者超过一种功能的超细材料的 制备方法或者材料的涂布方法。所制备的超细材料以颗粒、纤维、薄膜、布块 或块体结构得到应用。
技术介绍
电流体力学方法指的是被加工材料在荷电情况下利用静电作用力及准均衡 的内部推动力而突破被加工流体态材料的表面张力及内部作用力从而以射流的 方式形成以微小的流体态物质形式分散在不能完全相混的其它流体态介质中并 固化而成包括颗粒、纤维的方法，包括静电喷雾法、静电喷涂法及静电纺丝法，H前电流体力学方法对材料的处理加工均通过喷丝头进行。电流体力学力'法由 于引入了静电作用力而能够以低廉的价格、方便且位置可控地获得细化材料， 因此y前静电喷雾及静电喷涂技术己经广泛应用于工农业生产、生活中。而静 电纺丝由于其产能低目前还处于研发阶段。然而，目前电流体力学方法还有待进一步改善与提高以适应人们获得超细 材料及产能提高的需要。这是由于超细材料具有很大优越的性能而产能提高则 能够降低成本。然而当前的电流体力学方法单纯利用静电作用力及准均衡的内 部推动力(即施加在被加工材料上的压力除边缘效应外是相同的)往往难以满足人们的这些需要。人们在电流体力学加工过程中发现对被加工材料施加的电 压越高所获得的材料的尺寸越大，而如果施加较低的电压，静电作用力及准均 衡的内部推动力又难以突破材料的界面张力及材料内部作用力，特别是对于粘 度较高的材料，如静电纺丝所用原料往往粘度很大，单纯的通过压力推进被加 工材料流动并施加高电压其所获得的加工后的材料不仅尺寸大而且加工难度大 从而产能极低。而非均衡作用力作用于被加工材料起始射流界面处则能够有效地解决目前 电流体力学方法中所存在的问题。非均衡作用力由于所施加的作用力在射流界 面处大小、方向不一致结果导致其中部分界面处作用力较大而使得流体化的被 加工材料有部分优先突出射流界面，从而可以帮助流体化被加工材料突破表面 张力及内部作用力而更易于形成射流。对于荷电射流而言，由于非均衡作用力 所产生的突出状流体化被加工材料的结构与静电场作用的尖端效应相匹配，所 以对于荷电射流的辅助作用更为明显。事实上人们在流体力学方法中己经成功引入了尚未意识到的非均衡作用 力。例如人们利用闪蒸时，液体中有大量的汽泡生长、破碎，从而产生非均衡作 用力而改善雾化效果的效应将其引入喷雾领域。目前，闪蒸技术已经成功地应 用于无纺布及发电机燃油喷嘴领域。同样地，人们将超声波能够在液态材料中 产生非均衡作用力的特点应用于喷雾领域，也取得了良好的效果。在电流体力 学方法方面，人们通过引入气流而改善了电喷雾效果，但是由于未意识到其作 用机制，目前的气助电喷雾所设计的气流在包括流速、气流方式方面尚未能充 分利用气流所产生的非均衡作用力，因此尚可进一步改进、提高。所以将非均衡作用力引入电流体力学方法有望改善现有技术的效果、降低成本。另外一方面，目前的电流体力学方法由于靠单纯的静电作用力及内部准均 衡推力难以加工被加工材料，而如果能够采用无喷丝头电流体力学方法不仅可 以省去费用高昂的复杂喷丝头的制造及维护费用而且可以大规模地进行加工、 生产。但目前只有极少的无喷丝头的电流体力学方法，仅有的一例是利用垂直 方向磁场对磁性流体自由表面扰动效应所形成的垂直于表层的尖锐的针状突起 作用而与电流体力学方法结合而形成新的无喷丝头电流体力学方法，然而该方 法由于助力作用较小，通过该方法人们只获得了少量的超细纤维。为此，本发 明将其它作用较强的非均衡作用力及无喷丝头与电流体力学方法结合形成助力 型无喷丝头电流体力学方法，该方法适用于作为具有分离、防护、抗菌、防臭、 催化、传感、装饰、结构支撑、生物相容、存储、可控释放、导电、修复、医 疗、保健、智能响应、芳香、粘合功能中一种或者超过一种功能的超细材料的 制备方法或者作为材料的涂布方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法系统及应用。本专利技术的技术方案是 一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法其特征在于包括以下歩骤-.a、 首先使被加工材料流体化；b、 其次通过在无喷丝头电流体力学界面即荷电流体化被加工材料起始电射流界 面处增加除静电作用力及可选用的垂直方向磁场对磁性流体自由表面扰动效应 所形成的垂直于表层的尖锐的针状突起作用之外的与荷电流体运动方向相适应 即作用力方向与电射流方向相同或者存在相同方向分量的作用力，以便帮助荷 电流体突破电流体力学界面的表面张力及流体内部相互作〗目力从而形成荷电射 流加工、处理被加工材料；C、通过收集装置将上述界面助力型无喷丝头电流体力学方法加工后的被加工材 料进行收集。一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法其特征在于被加工材料的流体化 包括溶解、熔融、蒸发、等离子体化、粉碎使被加工材料成为包括相态均一或 者非均一相态的气态、液态、超临界流体、等离子态、作为载流体的流体中含 有相对主流体成分高密度的成分包括固态颗粒包含于载流体、液态颗粒包含于 载流体在内的流体形式及作为载流体的流体中含有相对主流体成分低密度的成 分包括气态、等离子态物质包含于较气态、等离子态物质密度高的载流体。这 里所述的相态均一是指无相界的均一气态、均一等离子体态、均一液态、均一 超临界流体态。而非均一相态是指存在相界的不同相结构材料的有序或者无序 混合体，如液态油中包含水溶液微液滴，超临界水溶液中包含有固态微颗粒、 微小气泡包含于水溶液中。对于不能通过溶解、熔融、蒸发、升华、等离子体 化、粉碎而流体化的被加工材料则通过使用可以流体化并且能够通过化学反应 或者物理效应在界面助力型无喷丝头电流体力学方法处理前或者过程中或者后 生成被加工材料或者反应中间体的方法使被加工材料流体化。一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法其特征在于助力通过三种非均衡 作用力即起始射流界面处不同位置的影响射流的非静电作用的作用力大小和/或 者方向不一致的途径实现A、 通过流体态材料内部在被加工材料起始电射流界面处产生助力B、 通过外部作用力在被加工材料起始电射流界面处产生助力C、 同时通过流体态材料内部及外部作用力在被加工材料起始电射流界面处产生一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法其特征在于所述的助力包括离心 力、重力、振动作用力、除垂直方向磁场对磁性流体自由表面扰动效应所形成 的垂直于表层的尖锐的针状突起作用外的振荡作用力、气泡爆破力、超声作用 力、高速流体引力、高速流体冲击力、负压引力及其它能够产生非均衡作用的 作用力中的一种或者超过一种。而垂直方向磁场对磁性流体自由表面扰动效应 所形成的垂直于表层的尖锐的针状突起作用可选用与其它助力进行结合而共同 形成助力。一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法其特征在于离心作用力为助力时 通过将被加工材料附着在能够产生离心作用力并能够施加高压电场的装置上， 在离心力及静电作用力对被加工材料进行处理。能够产生离心力及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种界面助力型无喷丝头电流体力学方法其特征在于包括以下步骤：　ａ、首先使被加工材料流体化；　ｂ、其次通过在无喷丝头电流体力学界面即荷电流体化被加工材料起始电射流界面处增加除静电作用力及可选用的垂直方向磁场对磁性流体自由表面扰动效 应所形成的垂直于表层的尖锐的针状突起作用之外的与荷电流体运动方向相适应即作用力方向与电射流方向相同或者存在相同方向分量的作用力，以便帮助荷电流体突破电流体力学界面的表面张力及流体内部相互作用力从而形成荷电射流加工、处理被加工材料；　ｃ 、通过收集装置将上述界面助力型无喷丝头电流体力学方法加工后的被加工材料进行收集。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张爱华，张继中，
申请(专利权)人：张爱华，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]