DOI: 10.1016/j.polymer.2021.123443

通常情况下，在静电纺丝射流拉伸细化过程中，第一螺旋鞭状射流（FSWJ）的运动速度最大。精确控制FSWJ的拉伸对于制备具有预期直径和特性的纳米纤维至关重要，但目前这仍然是一个技术瓶颈。本文建立了一个理论模型以定量预测FSWJ直径。结果表明，半径随轴向距离的变化遵循幂律，对于完全充电的射流，其指数为-1/4，而对于部分充电的射流，指数呈增长趋势。此外，通过拉伸速率与轴向距离之间的标度模型对FSWJ的拉伸进行了预测，随着表面电荷趋于饱和，其指数逐渐增至-1/2。同时，通过一种新型表征方法获得的实验结果与由衍生模型计算出的理论值非常吻合。这项工作为控制射流拉伸和纤维直径提供了新的认知，有助于促进电纺纳米纤维的形态和功能设计。

图1.静电纺丝射流的示意图。

图2.静电纺丝实验装置的示意图。

图3.含0.6wt％LiCl的射流的图像（V=5.0kV）：（a）在盖玻片上收集的电纺射流的形态的光学图像。绿色圆圈代表（b）的射流位置；（b）FSWJ的SEM图像对应于（a）的绿色圆圈区域；（c）-（e）对应于（b）的绿色圆圈区域的FSWJ不同轴向位置的SEM图像。

图4.FSWJ的半径和拉伸速率与轴向距离的关系。射流半径和拉伸速率随轴向距离的变化用红色（Y1）和蓝色（Y2）拟合线表示，将LiCl以（a）0.2，（b）0.4，（c）0.6，（d）0.8，（e）1.0和（f）1.2wt％的浓度添加到PMMA溶液中。

图5.含1.0wt％LiCl的射流的图像（V=5.5kV）：（a）在盖玻片上收集的电纺射流的形态的光学图像。绿色圆圈代表（b）的射流位置；（b）与（a）的绿色圆圈区域相对应的射流的SEM图像；（c-d）对应于（b）的绿色圆圈区域的FSWJ不同轴向位置的SEM图像。