应用案例

【概述】

东华大学研究团队使用ATA-7050高压放大器，搭建电场辅助纺丝实验系统。

实验名称：电场辅助湿法纺丝中分子链取向性研究

实验内容：提出了一种制备高强度、高导电性气凝胶纤维（E-PBO/CNT）的策略，该策略通过在干喷湿纺工艺中施加电场和剪切流来实现。该方法能够构建由取向排列的PBO纳米纤维分子链（以下简称PBOs）和碳纳米管（CNTs）组成的取向多孔结构。强电场可使碳纳米管极化并取向，而喷嘴中的剪切流则拉伸并取向PBO和碳纳米管。这两种效应协同作用，使CNT原位取向，并促进PBO与CNT的有序堆积。同时，经超临界处理的纤维保留了这种独特的取向多孔结构。由此制得的E-PBO/CNT气凝胶纤维兼具高强度、良好的导电性和低导热性。

研究方向：分子链取向

测试设备：ATA-7050高压放大器、高压电源、纺丝装置、注射器等。

实验过程：

图1：电场辅助纺丝示意图

图2：实验装置的搭建

本实验装置设计采用30mL注射器，配备内径1.25mm、长度50mm的16G针头（16G/50L）用于挤出分散液。纺丝针外侧增设绝缘层，纺丝针的上端连接至高压电源的正极，下端连接至负极。在整个纺丝过程中通过高压电源和高压放大器持续施加电场（100V、200V、300V和400V）。

实验结果：

图3：E-PBO/CNT气凝胶纤维的结构与表征

（1）电场辅助纺丝可有效诱导CNTs与PBOs沿纤维轴向取向排列。SEM观察证实，气凝胶纤维的孔隙结构在电场作用下沿轴向形成连续贯通的导电网络。XRD分析表明，取向因子随电场强度增加从0.45提升至0.54（300V），取向程度显著提高。图3：E-PBO/CNT气凝胶纤维的结构与表征。(a)纺丝针内协同取向机制示意图：在电场和剪切流的联合作用下，CNTs和PBOs在注射器内的取向与迁移。(b)在不同电场下纺制的E-PBO/CNT气凝胶纤维的广角小角散射（WAXS）图谱：在16G/50L纺丝针下施加0V、100V、200V、300V和400V的电场。(c)E-PBO/CNT气凝胶纤维取向因子的比较。(d)E-PBO/CNT气凝胶纤维的XRD图谱

图4：导电性能和力学性能图

（2）电场诱导取向结构显著提升了纤维的导电和力学性能。300V电场下制备的E-PBO/CNT气凝胶纤维展现出42.98MPa的高拉伸强度和35.24Scm-1的高电导率，分别较对照组提升了44.28%和106.24%。图4：导电性能和力学性能图

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、高压输出能力——实现取向因子的阶跃提升

二、低纹波与高输出稳定性——保障电场环境的纯净性

三、高可靠性与长时连续工作能力——保障对比实验的可重复性

【推荐产品】：ATA-7050高压放大器

图：ATA-7050高压放大器指标参数

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