静电纺丝技术是指聚合物熔体或者溶液在高压静电场作用下形成纤维的过程。静电纺丝技术是通过使带有电荷的高分子熔体或者溶液在高压静电场中喷射、拉伸、劈裂、固化或者溶剂挥发，最终形成纤维状物质的过程，是目前制备一维纳米结构材料的重要方法之一。

静电纺丝基本装置主要包括高压电源、喷丝头和接收装置等三个部分。

汇智电纺-静电纳米纺纱机

一、高压电源

高压电源作为静电纺丝中最重要的组成部分，根据电源性质不同，可分为直流高压电源和交流高压电源两种。

1.直流高压电源

直流高压电源是由交流电或三相电输入，数千伏以上或数万伏以上直流电源输出的电源，一般可稳压或稳流，实验室中常采用稳压直流高压电源。

在直流高压电源电纺过程中，射流激发方式通常采用感应充电的形式，即将直流高压电直接接到喷丝头上，接收装置接地或反之；亦有电离场充电，即将喷丝头穿过环形电极，将高压电接在电极上，通过增加电压击穿空气产生导电离子使得喷丝头充电。用这种方法激发射流产生的泰勒锥不太稳定，纺丝以脉冲模式进行，同时制备的纤维直径与相同条件下感应充电形式相比尺寸更大一些。

2.交流高压电源

在稳压直流高压电源基础上，通过频率可调的定波形脉冲产生器引入正弦信号，就可以产生交流高压电。实验结果发现，高压交流电电纺可行，与直流电电纺相比，交流电电纺能显著提高射流鞭动的稳定性，纤维变粗但有序性增加，同时只有交流电电纺才能在绝缘接收装置上有较大的接收面积。

二、喷丝头

根据产生纺丝小液滴的方式不同，可以分为无针头和针头两种不同的喷丝头体系，其中针头体系根据针头数量和形式的不同，还可以进一步细分为单头、同轴、并列、多头等不同类型。

1.无针头系列

在针头体系中，为了提高纺丝效率，可以采用多个针头，但在高压电场中针头间容易发生静电互相干扰，针头系统设计复杂且有可能发生堵头现象，在工业上并不适用。为了解决上述问题，研究者们设计发展了无针头纺丝装置，其核心思想即在自由聚合物溶液表面形成大量射流激发位点。

2.针头系列

1）单针头

高压静电纺丝中最常见的电纺喷丝头为单针头体系，根据需要可选择不同型号的针头。另外，还有一种特殊的单针头体系，即扫描探针针头体系。

平头喷头
2）同轴针头

同轴电纺的一个优势在于可以突破单头体系的限制，将一些难以直接电纺的聚合物通过同轴电纺装置制备纳米纤维。同轴电纺的另一个优势在于通过将核层选择性移除，还可以制备中空纳米纤维结构。

同轴喷头

三通道同轴喷头
3）并列针头

并列针头体系是一种结构简单却易于实现功能化纳米纤维制备的喷丝头体系。它将不同的聚合物溶液通过紧密靠在一起的并列式针头同时进行射流激发，在电纺过程中平行射流融合，得到多根纤维互相连接的束状单根纤维，因此特别适合制备双组分聚合纤维。通过进一步增加并列式针头的数量，还可以制备三组分甚至多组分的纳米纤维。

并列喷头
4）多针头

在并列式针头装置的基础上，进一步增大针头间的距离就发展为多针头体系，针头数量从两个到十几个不等，也称为平行电纺。一方面，利用多针头体系可一步制备同种聚合物但不同纤维直径、纤维形貌或者不同聚合物复合纳米纤维膜；另一方面，通过增加针头数量，大大提高了纺丝效率。

移动往复平台
三、接收装置

接收装置用于收集电纺纤维，常规接收装置主要包括平板、滚筒、间隔收集装置、转盘、金属丝鼓、凝固浴等。

1）常规接收装置

电纺过程由于其本征的鞭动不稳定特性，因此收集到的纤维常为无规堆积的无纺布形式，但是通过改变接收装置，可以得到其他不同的纤维聚集形式，包括有序纤维、纱线、规整纤维、无规三维纤维结构等。

滚筒收集器

较窄滚筒收集器

平板收集器

圆盘收集器

连续收集装置
静电纺丝连续收集器安装教程

2）辅助接收装置

在射流鞭动细化过程中，主要受到电场力的作用，因此通过引入辅助接收装置改变电场形状或者引入其他场如磁场，就能调控射流运动轨迹，达到可控收集的目的。