静电纺丝技术作为一种简单有效而又经济的生产纳米纤维的方法,引起了世界范围内的广泛关注,特别是近十年来,关于静电纺丝的研究越来越多。但是静电纺丝过程中仍存在着一些难以解决的问题,很多技术和理论的工作需要进一步的深入和完善。本文首先在前人建立的模型上,引入振动力场和空气气流场的作用,考虑到振动过程中电、热对流体的作用效应,建立起了一个振动静电纺丝的数学模型；同时为了能够便于模型用于数值计算,建立了一维的振动静电纺丝模型；又在此振动静电纺丝模型的基础上,引入磁场,充分考虑了振动力场、磁场、电场、空气场对流体的作用,建立了多场耦合作用下的静电纺丝模型。相对于以往的静电纺丝模型,所得到的模型能够清楚明确的指导人们对多场耦合静电纺丝过程的理解,分析研究静电纺丝技术并加以改进,推进静电纺丝技术的发展。为了研究静电纺丝两个重要的工艺参数——聚合物溶液的质量分数和纺丝电压,对其产品直径及其形态结构的影响,本文用聚乙烯醇(PVA)的水溶液进行了静电纺丝实验研究。结果发现：随着聚合物溶液质量分数的增加,纤维的直径增大；而随着纺丝电压的增大,纤维的直径则减小。本文还采用共聚物丁二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯(PBST)的氯仿(CF)稀溶液(10%wt)进行了静电纺丝,得到一种具有多孔结构的纤维毡,并且探讨了形成多孔结构的三种原因：静电纺丝过程中溶剂快速挥发,促使微射流发生快速的相分离,形成聚合物富集相和溶剂富集相,聚合物富集相最终固化形成纳米材料的骨架,溶剂富集相则由于溶剂挥发形成孔道；升高电压时产生的高电场力拉伸聚合物,当被静电加速的带电液柱直径达到其临界值,而速度超过临界速度时,其将迅速膨化而产生多孔；射流中的电荷在电场中运动时,规则排列并且距离被压缩的越来越小,当到达收集板电场力突然消失时,由于巨大库仑力的作用而发生膨胀,形成多孔结构。多孔结构能够大幅度增加静电纺纳米材料的比表面积,可大大拓宽其应用范围,如制备吸声材料和保暖材料,以及应用于生物医学上的药物释放或组织工程等。本文以聚乙烯醇的水溶液为纺丝原料,采用了一套自制的磁控静电纺丝装置进行实验研究,分析了引入磁场对静电纺丝过程及纤维性能的影响,如磁场对纤维直径和纤维结晶度两个方面的影响。结果发现,引入磁场后：纤维平均直径以及分布离散程度均有不同程度的减小,且随着磁场强度的增强,纤维的平均直径及其标准差逐渐减小；而纤维结晶度则有不同程度的增加,且磁场强度越大,结晶度越大。认为由于磁场的引入,使射流在纺丝过程中的非稳态减弱,从而使纤维直径分布的离散程度减小,同时使其能量损失减小,以致喷射流的运动速度增加而细化,纤维的直径变小；同时磁场的引入诱导高聚物非晶区中大分子链规整排列,形成结晶,从而结晶度变大。
