【概述】

東華大學研究團隊使用ATA-7050高壓放大器，搭建電場輔助紡絲實驗系統。

實驗名稱：電場輔助濕法紡絲中分子鏈取向性研究

實驗內容：提出了一種制備高強度、高導電性氣凝膠纖維（E-PBO/CNT）的策略，該策略通過在干噴濕紡工藝中施加電場和剪切流來實現。該方法能夠構建由取向排列的PBO納米纖維分子鏈（以下簡稱PBOs）和碳納米管（CNTs）組成的取向多孔結構。強電場可使碳納米管極化并取向，而噴嘴中的剪切流則拉伸并取向PBO和碳納米管。這兩種效應協同作用，使CNT原位取向，并促進PBO與CNT的有序堆積。同時，經超臨界處理的纖維保留了這種獨特的取向多孔結構。由此制得的E-PBO/CNT氣凝膠纖維兼具高強度、良好的導電性和低導熱性。

研究方向：分子鏈取向

測試設備：ATA-7050高壓放大器、高壓電源、紡絲裝置、注射器等。

實驗過程：

圖1：電場輔助紡絲示意圖

圖2：實驗裝置的搭建

本實驗裝置設計采用30mL注射器，配備內徑1.25mm、長度50mm的16G針頭（16G/50L）用于擠出分散液。紡絲針外側增設絕緣層，紡絲針的上端連接至高壓電源的正極，下端連接至負極。在整個紡絲過程中通過高壓電源和高壓放大器持續施加電場（100V、200V、300V和400V）。

實驗結果：

圖3：E-PBO/CNT氣凝膠纖維的結構與表征

（1）電場輔助紡絲可有效誘導CNTs與PBOs沿纖維軸向取向排列。SEM觀察證實，氣凝膠纖維的孔隙結構在電場作用下沿軸向形成連續貫通的導電網絡。XRD分析表明，取向因子隨電場強度增加從0.45提升至0.54（300V），取向程度顯著提高。圖3：E-PBO/CNT氣凝膠纖維的結構與表征。(a)紡絲針內協同取向機制示意圖：在電場和剪切流的聯合作用下，CNTs和PBOs在注射器內的取向與遷移。(b)在不同電場下紡制的E-PBO/CNT氣凝膠纖維的廣角小角散射（WAXS）圖譜：在16G/50L紡絲針下施加0V、100V、200V、300V和400V的電場。(c)E-PBO/CNT氣凝膠纖維取向因子的比較。(d)E-PBO/CNT氣凝膠纖維的XRD圖譜

圖4：導電性能和力學性能圖

（2）電場誘導取向結構顯著提升了纖維的導電和力學性能。300V電場下制備的E-PBO/CNT氣凝膠纖維展現出42.98MPa的高拉伸強度和35.24Scm-1的高電導率，分別較對照組提升了44.28%和106.24%。圖4：導電性能和力學性能圖

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、高壓輸出能力——實現取向因子的階躍提升

二、低紋波與高輸出穩定性——保障電場環境的純凈性

三、高可靠性與長時連續工作能力——保障對比實驗的可重復性

【推薦產品】：ATA-7050高壓放大器

圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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