Loading...

Electric and Buckling Instabilities Effects on the Dynamics and Geometry of the Fibers in Electrospinning

Shariatpanahi, Peyman | 2011

877 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 42721 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Iraji Zad, Azam; Ejtehadi, Mohammad Reza
  7. Abstract:
  8. Since previous models can not give a complete description for electrospinning electrical instability, using polymer solutions with diifferent properties, the aim of the existing thesis is to propose a new model that covers a range of materials from non-conducting to conducting and from viscous to elastic and also the initial jet’s tension. In addition, since the previous models have used large wave length approxiamtions, using accurate calculations we showed that the new model has better results for small wavelengths of about two times the jet’s radii. To compare the model to experimental results, we designed and made a proper setup to record the electrospinning process for a PEO solution with a fast camera which helped us to measure the instability wave lengths for voltages 7 to 15 KV. We showed that the experimental data fit the model with and without initial tension for comparatively small and large voltages. Then adding a conducting polymer, PAMPS, we observed that the fibers on the collector become helical. Taking into account that the conductivity affects this phenomenon, we proposed a model based on electrical instability for the helices’ formation. Then we showed that the experimental results best fit the elastic model. In addition using direct electrospnning we could produce micro and nano 3D helical PS fibers in water. Consequently we measured the buckling frequencis and showed that the results fits the proposed model by Habibi et. al. in the inertial regime. One of the experimental problems in electrospinning is that the dynamics occur in times of micro to milli seconds. We introduced the variable voltage electrospinning method by which in addition to investigate the buckling dynamic, we showed that it can also be used to produce new periodic micro structures. Finally, as an example for electrospinning applications, we applied electrospinning to produce TiO2 fibers. Heating electrospun fibers ,produced from PVP and TiP which contains Titanium, TiO2 fibers were made and we showed that the fiber diameters and crystal structure of the fibers can be controlled by the solution concentration and heating atmosphere comparatively
  9. Keywords:
  10. Electrospinning ; Electrical Bending ; Buckling ; Photocatalytic Property ; Nanofiber

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
    • میکرو و نانو الیافFibers
      • برخی کاربردهای الیاف
      • برخی روش‌های تولید الیاف
    • روش الکتروریسی
      • محلول پلیمری
      • جمع‌کننده
      • تزریق کننده
    • الیاف الکتروریسی شده
      • قطر
      • شکل ظاهری
      • ساختار مولکولی
      • الیاف سرامیکی
    • ناپایداریها
      • مخروط تیلور
      • ناپایداری خمشی
      • ناپایداری‌ متقارن نسبت به محور
      • ناپایداری شاخه‌ای
    • پارامترهای موثر
      • ویسکوالاستیسیته
      • رسانندگی
      • ولتاژ و نرخ تغذیه
      • فاصله سوزن و جمع‌کننده
    • الکتروریسی مستقیم
  • مدلهای موجود دینامیک الکتروریسی
    • ویسکو الاستیسیته
      • مدل میکروسکوپیک دمبل
      • مدل اولدروید-بی
      • مدلهای ویسکوالاستیک کششی
      • مدل کلوین-ویت
      • مدل ماکسول
      • مدل استاندارد جامدات
    • مدلهای بررسی ناپایداری
      • مدل بدون نیروهای ویسکو الاستیک هیوبنر Huebner و دیگران
      • مدل هوهمن Hohman و دیگران
      • مدل یارین Yarin و دیگران
    • مدلهای تعیین قطر
      • مدل فریدریخ Fridrikh
      • مدل شبکه عصبی
    • ایجاد فیبرهای مارپیچ
      • مارپیچهای ناشی از ناپایداری الکتریکی
      • مارپیچهای ناشی از کمانش‌
    • تئوری کمانش
    • مشکلات مدلهای موجود
  • مدل ویسکوالاستیک با کشش اولیه
    • پارامترهای بی بعد
    • مدل وشکسان‌
      • معرفی مختصات
      • بقای ماده و بار
      • معادلات دینامیکی
      • نیروهای داخلی
      • محاسبه نیروی الکتریکی
      • نیروی کشش سطحی
      • فشار
      • نیروی وشکسانی‌
      • ایجاد ناپایداری الکتریکی
      • رشد مارپیچ
    • مدل ویسکوالاستیک
      • نیروی الکتریکی
      • فشار
      • نیروهای داخلی
      • نیروی کشش سطحی
      • دینامیک
    • آزمایشات
    • مشاهده مستقیم ناپایداری
      • محدودیتها
      • روش آزمایش
      • اندازه‌گیریها
      • مقایسه با تئوری
    • تولید مارپیچهای پلیمری رسانا
      • روش آزمایش
      • تغییر رسانندگی
      • مدل کیفی تشکیل مارپیچها
      • تغییر ولتاژ
      • مقایسه کمی نتایج آزمایش با مدل ناپایداری الکتریکی
  • الکتروریسی مستقیم با ولتاژ متغیر
    • روش آزمایش
    • تغییر پای‌پیچ در ولتاژهای مختلف
    • بررسی دینامیک فرآیند
    • اندازه‌گیری سرعت مایع
    • الکتروریسی ولتاژ متغیر
    • اندازه‌گیری فرکانس خمش
      • اندازه‌گیری پای پیچ
    • اندازه‌گیری خواص رئولوژی محلول
    • اندازه‌گیری الاستیسیته الیاف PS
    • مقایسه نتایج آزمایش با تئوری
  • کاربرد الکتروریسی در تولید نانو الیاف TiO2
    • روش آزمایش
    • نتیجه آزمایش
      • نتایج مربوط به مورفولوژی
      • نتایج مربوط به ترکیب شیمیایی
      • نتایج مربوط به ساختار کریستالی
      • بررسی خواص نوری
      • خواص فوتو کاتالیستی
  • نتیجه‌گیری
    • نتایج فصول قبل
    • فعالیت‌های آینده
      • محاسبه قطر الیاف
      • مدل ناپایداری شاخه‌ای و ناپایداری متقارن نسبت به محور
      • بررسی ناپایداری کمانشی در رژیم‌های دیگر
  • نمونه الیاف الکتروریسی شده
...see more