本文采用有限元分析法,借助ANSYS软件,对熔体静电纺纺丝空间电场及其分布进行模拟,探讨了正、反纺工艺条件下主要电场工艺参数(纺丝电压、接收距离、接收面积)对电场分布的影响；并通过熔体静电纺纺丝实验,以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为原料,验证与分析正、反纺工艺条件下,电场分布对PET射流运动、纤维形貌、纤维膜自组装结构的影响。模拟与实验结果表明,正、反纺工艺中电势分布相反,虽然各工艺参数分别对正、反纺电场大小的影响趋势基本一致,但在纺丝过程中,由于带电射流的运动与沉积,正、反纺工艺在射流运动、纤维形貌以及膜结构上都表现出明显差异。正纺工艺中,电势分布从设定电压值由喷头向接收板逐渐减小,本课题所采用单喷头-平板结构的实验装置中,其空间电场分布不匀,在竖直方向强电场主要集中在喷头附近,且近端呈指数变化,远端呈线性变化；接收板所在水平面上,由接收板中心向边缘逐渐减小。纺丝过程中射流运动摆动明显,不均匀的电场分布使得正纺纤维膜在平面接收板上形成圆形凸起帽状结构；同时带电射流沉积过程伴有电荷积累,引起接收板表面电场的周期性变化,使得射流也周期性运动,从而制备的纤维膜具有明显的分层结构。提高电压将会增加所有位置的电场强度,电场对射流控制加强,射流摆动半径减小,而摆动角增加,纤维直径明显下降,纤维膜底面半径不断减小,纤维分布更为密实,纤维膜“隆起”现象愈加明显,同时,纤维分层情况明显,单层纤维薄膜较为厚实。接收距离的改变对接收板附近的电场分布影响显著,随着接收距离的增加,射流直线段比例明显下降,射流末端受电场控制减小而惯性摆动沉积,摆动半径与沉积角均明显增加,纤维直径在适中接收距离下表现较小,同时纤维膜表面愈加平整,膜中心凸起现象近乎消除,纤维膜分层数几乎不变但纤维层间偶尔出现粘连情况。接收面积的缩小,在改变场强大小的同时,可以改善喷头与接收板间及接收板表面电场分布的均匀性；较强的电场加强了对射流的控制,射流直线段比例显著增加,摆动半径减小,沉积角因射流更加贴服于接收板表面而变小,纤维直径稍有增加,并且纤维膜凸起结构愈加明显,纤维膜中心厚度比大接收面积条件下增加一倍,纤维膜底面半径稍有缩小,膜分层层数增加。反纺工艺中,虽纺丝电压、接收距离、接收面积对反纺工艺电场大小的影响趋势与正纺基本一致,但实际电场明显不同。电势由喷头至接收板逐渐增加至设定高压电值,沉积的带电射流表面的电荷瞬间被转移且高聚物被击穿,使得接收板与沉积纤维膜电势差较小,射流贴附于纤维膜沉积,从而形成蓬松的三维锥状结构,且内部无分层现象。随着纺丝电压的升高,强电场使得射流摆动角逐渐减小,射流贴服于纤维膜表面沉积,纤维直径逐渐下降,所纺三维PET纤维膜尺寸(底面积、厚度、质量)有所增加,纤维膜锥角因场强不均匀性的增加而变小。当接收距离较小时,PET射流的直线段比例明显增加直至直线段末梢与纤维膜顶端相接触,从而进入摆动运动时,射流呈现出外凸的圆弧状；当接收距离较大时,射流直线段末梢与纤维膜顶端存在间隙,射流摆动段也变成摆动角较小的线性运动,接收距离的变化对纤维直径影响不大,纤维膜的尺寸和质量随着接收距离的增加而有所减小,纤维膜顶端锥角明显减小。随着接收面积的减小,射流直线段末端逐渐靠近纤维膜顶端,射流摆动初始阶段的外凸愈来愈明显,所纺纤维平均直径稍有减小,纤维膜的尺寸和质量有所增加,膜锥角逐渐较小。