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同轴静电纺及其芯壳结构纳米纤维研究现状 　　同轴静电纺丝技术是制备芯壳结构纳米纤维较为简便的方法，其产品在生物医用等领域有很好的应用前景。本文综述了同轴静电纺丝装置及纺丝工艺的研究现状，汇总了其产品目前的应用领域，并指出了同轴静电纺丝及其产品的发展前景。 　　The coaxial electrospinnig technique is one of the simple methods to make core-shell nanofibers, and the nanofibers are most useful in the biomedical field. In this paper, the recent development of coaxial electrospinning devices and the process of spinning was summarized, and the use of core-shell nanofibers in some fields were collected, and some future trends were also addressed. 　　静电纺丝是利用电场力使聚合物溶液或熔体在喷丝口处形成Taylor锥，当电场强度达到一个临界值时，电场力就能克服液体的表面张力，在喷丝口处形成一股带电喷射流。喷射过程中，由于喷射流的表面积急速增大，溶剂挥发，纤维固化并无序状排列于收集装置上[文献 1 ― 4]，从而得到静电纺纤维。静电纺纤维直径可以在数十纳米到数百纳米之间，到目前已经有上百种聚合物利用静电纺技术制备出了纳米纤维。静电纺装置包括高压静电发生器、液体供给系统、喷丝头和纤维接收装置（图 1（a））。 　　 同轴静电纺丝是静电纺丝的新技术，与传统的静电纺丝原理相同，只是将喷丝头改为内外 2 个同一轴心的复合喷头，复合喷丝头由同轴的 2 个毛细管相互嵌套而成，内层与外层毛细管之间留有一定的缝隙以保证壳层液流的畅通，芯层液体则通过内层毛细管在喷丝头尖端与壳层液流会合形成复合液滴（图 1（b））。不同研究小组所采用的同轴静电纺丝实验装置尽管不尽相同，但原理相同。目前同轴静电纺丝的研究主要集中在喷丝头装置设计、喷射流形成过程及其一些纺丝参数，如内外层溶液性质、纺丝速率等。 　　1#8195;同轴静电纺丝装置的研究现状 　　2002年，Loscertales等[文献 5 ]在流动聚焦技术的启发下，发明了第一台同轴静电喷雾设备。后来研究者通过控制内外层溶液组分和过程参数，同轴电喷装置也可应用于静电纺丝，即为同轴静电纺丝。目前所用同轴静电纺丝装置都是由高压静电发生器、液体供给系统、同轴喷丝头和纤维接收装置几部分组成[文献 6 ― 9]（图 2）。 　　同轴静电纺丝装置的研究目前主要集中在喷丝头结构参数的设计上。孙良奎[文献10]在同轴电纺PAN／甲基硅油的实验中发现，影响同轴射流形成的主要因素为同轴内针尖伸出外针尖的距离。太小，内针头甲基硅油被外层PAN溶液堵住，注射泵呈报警状态，此时芯液得不到拉伸，壳液独自形成射流；太大，PAN溶液沿内管外表面流出，不能将内针头伸出部分完全包覆，许多射流从冠状锥体四周射出，得不到稳定的单一同轴射流；当内针尖伸出外针尖的距离为外针尖半径的一半时能得到较好的同轴射流。Hu等[文献9]基于不可压缩牛顿流体的Navier-Stokes方程，利用CFD软件FLU-ENT6.0对同轴电纺纳米纤维的形成过程、溶液在内外管中流动过程的流体力学现象进行了数值分析，发现内层溶液在复合流体截面中所占的比例是复合纳米纤维成型的一个决定因素，内外层喷丝头的长度可以影响纤维中内外层溶液在截面中所占的比例，此外还发现内外管是否严格同轴并不影响壳-芯复合结构的形成。 　　2#8195;同轴喷射流形成过程及纺丝参数的研究现状 　　对同轴静电纺过程进行深入的理论分析会涉及物理学、电流体动力学、空气动力学、流变学、湍流、固液表面的电荷输运、质量输运和热量传递等学科领域，因而十分复杂。对于同轴静电纺来说，涉及到的影响参数和未知量更多，比传统静电纺在理论分析方面更为复杂。同轴共纺法中获得完整的芯壳结构纤维需要一系列苛刻的实验参数，主要有芯壳溶液的浓度、分子量、黏度、电导率、表面张力、芯壳流速及其流速比等。 　　现在关于同轴喷射流的形成机理比较一致的说法就是处于喷丝头端部的复合液滴在电场作用下芯层液体表面的电荷迁移到壳层液体表面，故增加了其所带的电荷量。随后受高频拉伸产生能够传递到芯层液体的黏性应力，芯层液体在这种应力作用下沿轴向被快速拉伸形成复合喷射流。Lopez-Herrera等[文献11]对同轴电喷进行了初步理论分析，发现内外层中电场弛豫时间较短的