揭示纤维热拉制中的径向依赖效应
应用物理
2019-08-01 v3 软凝聚态物质
流体动力学
摘要
具有先进功能的基于纤维的器件正作为柔性电子与生物工程中各类应用的有前景方案而出现。尤其是多材料热拉制，因其生成具有复杂结构纤维的能力而引起了强烈兴趣。然而迄今为止，对其流体动力学的理解仅应用于单材料预制棒，而对于此类情况，高阶效应（如轴向速度的径向依赖性）可被忽略。对于复杂的多材料预制棒，此类效应必须被考虑，因为它们会影响所得纤维器件的结构与功能特性。在此，我们提出一个通用的纤维热拉制模型，其考虑了径向变化的轴向速度。与常用的截面平均方法不同，我们的模型能够预测由拉制过程中变形引起的功能特性的径向变化。这一点通过所观察到的两种效应得到证明：即揭示了预制棒中初始笔直的横向线在拉制中的变形，以及聚合物纳米复合材料（一类用于新兴纤维器件的重要材料）的纤维内电导率对拉制比与径向位置的依赖性。本工作建立了迄今为止缺失的多材料纤维加工的理论与实践认识，以更好地设计用于传感、医疗、机器人或生物工程应用的高级纤维与纺织品。
引用
@article{arxiv.1903.04986,
title = {Unraveling radial dependency effects in fiber thermal drawing},
author = {Alexis G. Page and Mathias Bechert and François Gallaire and Fabien Sorin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.04986},
year = {2019}
}