為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)納米纖維材料的工業(yè)化應(yīng)用，發(fā)展高通量、高效率、低成本、連續(xù)穩(wěn)定的納米纖維宏量制備方法具有重要的價(jià)值和意義。近日，清華大學(xué)材料學(xué)院副教授伍暉課題組與航天航空學(xué)院副教授趙立豪課題組合作開(kāi)發(fā)了一種全新結(jié)合卡門(mén)渦街原理的無(wú)針頭溶液氣紡絲技術(shù)，提出利用卷對(duì)卷裝置連續(xù)輸送紡絲溶液進(jìn)行氣紡絲制備納米纖維，成功實(shí)現(xiàn)了納米纖維的高通量制備，為納米纖維的規(guī)?；a(chǎn)提供了新思路和新機(jī)遇。

卡門(mén)渦街現(xiàn)象，即一種流體流過(guò)圓柱體產(chǎn)生的不尋常的交替渦流，這種現(xiàn)象可以在流體運(yùn)動(dòng)的各種尺度上找到。該納米纖維制備方法將卡門(mén)渦流驅(qū)動(dòng)的氣-液流相互作用應(yīng)用于超細(xì)纖維的牽伸和成型。具體來(lái)看，研究人員采用全新設(shè)計(jì)的卷對(duì)卷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)針溶液傳輸以制造納米纖維，紡絲溶液被連續(xù)運(yùn)動(dòng)的閉環(huán)尼龍線從儲(chǔ)液槽中攜帶出后，在高速氣流的驅(qū)動(dòng)下，形成泰勒錐并高速噴射，通過(guò)快速拉伸和擺動(dòng)形成納米纖維。該技術(shù)精確設(shè)計(jì)了空氣射流與卡門(mén)渦街相結(jié)合的氣流結(jié)構(gòu)。通過(guò)流體理論和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬的研究發(fā)現(xiàn)，穿過(guò)尼龍線的高速氣流在尼龍線的背風(fēng)側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切應(yīng)力和卡門(mén)渦流。強(qiáng)剪切應(yīng)力促進(jìn)了泰勒錐的形成和溶液射流的細(xì)化，而卡門(mén)渦旋擾亂了流場(chǎng)并加速了氣流從層流到湍流的轉(zhuǎn)捩，促進(jìn)了溶液射流的揮發(fā)。兩者的共同作用，極大促進(jìn)了納米纖維的高通量生產(chǎn)。

此外，該技術(shù)還具有普適性，可制備高分子、碳、陶瓷、復(fù)合纖維等纖維材料。相比于傳統(tǒng)的納米纖維制造技術(shù)，該方法具有更高的制造效率，并且可以由單根線進(jìn)一步拓展到多根線以及不銹鋼網(wǎng)，從而進(jìn)一步提高纖維的制造效率，使得該技術(shù)在納米纖維規(guī)?；a(chǎn)方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。