静电有哪些应用？

原理:静电纺丝是指聚合物溶液(或熔体)在高压电场作用下形成纤维的过程。其核心是使带电的聚合物溶液或熔体在静电场中流动变形，然后通过溶剂蒸发或熔体冷却固化，从而获得纤维状物质。它的一个重要特点是纤维的直径可以在几十纳米到几百纳米之间，在文献中常被称为纳米纤维。超细纤维膜可以通过静电纺丝直接形成，其特点是比表面积大，孔径小。静电纺丝最早由Formhals在1934获得专利。然而，近10年来，随着纳米技术的发展，静电纺丝的大量实验工作和深入的理论研究逐渐完善。Reneker等人详细讨论了其在不同技术领域的可能应用以及纤维的形成机理。

在静电纺丝过程中，聚合物溶液或熔体被充上几千到几万伏的高压静电，带电的聚合物液滴在电场的作用下在毛细管的泰勒锥顶点加速。当电场力足够大时，聚合物液滴可以克服表面张力形成射流。在喷涂的过程中，溶剂蒸发或固化，最后落在接收装置上，形成类似无纺布的纤维毡。泰勒锥形成的原因解释如下[32]:根据表面现象的研究，毛细管顶端的液滴会变成凸半球。可以在液滴表面施加一个电位，液滴表面的曲率会逐渐变化。当电位达到某一临界值Vc时，半球形液滴会变成一个角度为49.3°的圆锥体。这个带电的圆锥叫做泰勒圆锥。

静电纺丝的过程看似简单，但要讨论其中的机理却非常困难。它涵盖了物理学、化学和化学工程的不同分支，主要包括静电学、电流体动力学、流变学、空气动力学、湍流、电荷输运、传质和固液表面传热。不稳定因素很多，Shin等人通过对PEO纺纱的详细研究，总结出三个不稳定因素。第一种是粘性不稳定性(又称瑞利不稳定性)，主要是毛细力和粘滞力的相互作用造成的。这种不稳定性在传统纺纱中已广为人知。第二种是轴对称张力不稳定性，它是由切向电场中表面电荷密度所受的力引起的。这种力和粘性共同导致细流的轴对称变形和流动。第三种是非轴对称弯曲不稳定性，即“鞭状”，即流体的偶极子和电荷在电场中发生波动，并在轴的法线方向受力，从而发生弯曲。后两种不稳定性完全是由电场力引起的，两者都是过渡性的，并可能随着纤维的产生而放大[34-35]。如果其他参数保持不变，电场强度将与这种不稳定性成正比。当电场强度很低时，会出现第一种不稳定性，即瑞利不稳定性；当场强达到一定程度时，弯曲或“鞭打”是主要因素。