МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ НАНОВОЛОКОН МЕТОДОМ ВЫДУВНОГО ПРЯДЕНИЯ ИЗ РАСТВОРА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены теоретические и экспериментальные исследования технологии выдувного прядения нановолокон из раствора полиакрилонитрила для получения нетканых материалов. Представлено численное моделирование потоков распыляющего воздуха в сопле коаксиальной форсунки и их взаимодействие с полимерным раствором. Была разработана модель для дальнейшей оптимизации параметров и масштабирования получения нановолоконных материалов. Математическая модель позволяет определить распределение скорости воздушного потока по всему рабочему пространству, влияющее на диаметр и структуру волокон, и визуализировать процесс трансформации капли полимерного раствора в тонкую нить, что позволяет подробно изучить этапы формирования волокна. В результате экспериментальных исследований были получены нановолокна со средним диаметром 237 нм.

Об авторах

А. А Абрамов

РХТУ им. Д. И. Менделеева

Москва, Российская Федерация

Д. А Кунаев

РХТУ им. Д. И. Менделеева

Email: kunaev.d.a@mucrt.ru
Москва, Российская Федерация

Н. В Меньшутина

РХТУ им. Д. И. Менделеева

Москва, Российская Федерация

Список литературы

  1. Колмаков А., Баринов С., Алымов М. Основы технологий и применение наноматериалов. Litres, 2022.
  2. Макарчук Г.В., Лазарева Т.П., Прохоров А.Г., Коляда Д.А. Вода и здоровье. Наноматериалы в процессах очистки воды // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2020. № S5. С. 189.
  3. Меньшутина Н.В. Введение в нанотехнологию. Изд-во науч. лит. Бочкаревой НФ, 2006.
  4. Самосудов Д.А. Анализ применения наноматериалов в электронике: достижения и перспективы развития // Актуальные вопросы современной науки и практики. 2023. С. 97.
  5. Wang Y., Liu A., Han Y., Li T. Sensors based on conductive polymers and their composites: a review //Polymer International. 2020. V. 69. № 1. P. 7.
  6. Осовская И.И., Горбачев С.А. Полимеры в биотехнологии и биоинженерии // учебное пособие СПб.: ВШТЭ СПГУПТД, 2019.
  7. Chen Y., Amiri A., Boyd J.G., Naraghi M. Promising trade-offs between energy storage and load bearing in carbon nanofibers as structural energy storage devices // Advanced Functional Materials. 2019. V. 29. № 33. P. 1901425.
  8. Yang J., Mao Z., Zheng R., Liu H., Shi L. Solution-blown aligned nanofiber yarn and its application in yarn-shaped supercapacitor // Materials. 2020. V. 13. № 17. P. 3778.
  9. Zhang W., Song C., Li Q., Chen Y., Li W., He C. Polymer Blend Blow Spinning of Flexible Porous Carbon Nanofibers Capable for Multiapplication //ACS Applied Nano Materials. 2024. V. 7. № 15. P. 17719.
  10. Hui Z., Zhang L., Ren G., Sun G., Yu H.D., Huang W. Green flexible electronics: natural materials, fabrication, and applications //Advanced Materials. 2023. V. 35. № 28. P. 2211202.
  11. Mobaraki M., Liu M., Masoud A.R., Mills D.K. Biomedical applications of blow-spun coatings, mats, and scaffolds – a mini-review //Journal of Composites Science. 2023. V. 7. № 2. P. 86.
  12. Farhaj S., Conway B.R., Ghori M.U. Nanofibres in drug delivery applications // Fibers. 2023. V. 11. № 2. P. 21.
  13. Song J., Li Z., Wu H. Blowspinning: a new choice for nanofibers // ACS applied materials & interfaces. 2020. Vol. 12. № 30. P. 33447.
  14. de Castro Monsores K. G., da Silva A. O., Oliveira S. D. S. A., Weber R. P., Dias M. L. Production of nanofibers from solution blow spinning (SBS) // Journal of Materials Research and Technology. 2022. V. 16. P. 1824.
  15. Atif R., Khalig J., Combrinck M., Hassanin A.H., Shehata N., Elnabawy E., Shyha I. Solution blow spinning of polyvinylidene fluoride-based fibers for energy harvesting applications: A review // Polymers. 2020. V. 12. № 6. P. 1304.
  16. Souza R.J., Soares Filho J.E., Simões T.A., Oliveira J.E., Medeiros E.S. So Experimental Investigation of Solution Blow Spinning Nozzle Geometry and Processing Parameters on Fiber Morphology // ACS Applied Polymer Materials. 2024.
  17. Daristotle J.L., Behrens A.M., Sandler A.D., Kofinas P. A review of the fundamental principles and applications of solution blow spinning // ACS applied materials & interfaces. 2016. V. 8. № 51. P. 34951.
  18. Sun G., Wang Y., Zhang Y., Han W., Shang S. Formation Mechanism of Fibrous Web in the Solution Blowing Process // ACS omega. 2022. V. 7. № 24. P. 20584.
  19. Pereira C.C.A.B. et al. Computational modeling and simulation of gas turbulence phenomena in solution blow spinning process for ceramic nanofibers // International Journal of Advances in Engineering & Technology. 2023. Vol. 16. P. 129.
  20. Liu F. et al. Development of coaxial double blow solution blow spinning technique for preparation of superfine fibers and its application in air filtration // Textile Research Journal. 2025. C. 834.
  21. Zheng W. et al. Theoretical and experimental studies on the fabrication of cylindrical-electrode-assisted solution blowing spinning nanofibers // e-Polymers. 2021. T. 21. № 1. C. 411.
  22. Zhang W., He J., Li J., Jin X., Li Q., He C., Li W. Large-scale solution blow spinning of flexible carbon nanofibers for the separation applications // Separation and Purification Technology. 2024. V. 329. P. 125199.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).