بررسي و مدلسازي تأثير شكل ميدان مغناطيسي بر فرآيند الكتروريسي

Investigating and modeling the effect of magnetic field shape on electrospinning process

ميدان مغناطيسي، منجر به جهت‌گيري ذرات متحرك باردار مي‌شود. بر اين اساس جهت كنترل مسير حركت الياف در فرآيند الكتروريسي مي‌توان از ميدان مغناطيسي به‌عنوان يك المان خارجي استفاده كرد. در اين مطالعه جهت هدايت و كنترل ناپايداري در سيستم الكتروريسي، از تجهيزات مغناطيسي شامل يك فريم نگه‌دارنده و چند آهنربا استفاده گرديد. افزودن تجهيزات مغناطيسي موجب تغيير در مسير حركت و مساحت نشست الياف بر صفحه جمع كننده مي‌شود. نتايج حاصل از مدل‌سازي عددي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي و مشاهدات تجربي نشان داد كه تجهيزات ميدان مغناطيسي علاوه بر ايجاد ميدان مغناطيسي و تاثير بر بارهاي حمل شده بر روي جت، بر ميدان الكتريكي هم موثر هستند. استفاده از تجهيزات مغناطيسي موجب افزايش 20 درصدي شدت ميدان الكتريكي در نوك سوزن، انحراف و افزايش 10 درصدي ميدان الكتريكي به سمت لبه‌هاي تجهيزات و يكنواختي ميدان در محدوده تجهيزات مغناطيسي است. تغييرات ميدان الكتريكي موجب افزايش انرژي اعمالي به الياف و درنتيجه كاهش 80 درصدي مساحت وب نانوالياف مي‌شود. بالاترين تغيير شكل و مساحت وب نانوالياف با استفاده از يك جفت آهنربا كه به صورت قرينه نصب شده‌اند به دست آمد.

The magnetic field changes the direction of the moving charged particles. Thus, the magnetic field can be used as an external force to control the movement direction of the polymer jet in the electrospinning process. In this study, a piece of magnetic equipment, including a frame with several magnets, was used to control the electrospun polymer jet stability. Numerical modeling of the electric and magnetic fields and experimental observations showed that the magnetic equipment creates the magnetic field and affects the movement direction of the charged jet, and the electric field. The use of magnetic equipment caused a 20% increase in the intensity of the electric field at the tip of the needle and a 10% increase in the electric field towards the edges of the equipment and evenness of the field within the magnetic equipment range. Changes in the electric field increase the energy applied to the fibers and thereby reduce the area of the nanofibrous web by 80%. The highest deformation and the most extensive area of the web area were obtained using a pair of magnets that were placed symmetrically along a common axis on both sides of the electrospinning needle.