近年来,具有先进功能的微纳米纤维在分离过滤、生物工程、纺织服装等领域掀起一股研究热潮。其中静电纺丝凭借原理简单、材料选择广泛等优势,在众多制备技术中备受瞩目,由最初的单针头装置拓展到产业化静电纺丝技术,解决了针头易堵塞、微纳米纤维产率低等难题,相关突破成果不断。然而在产业化静电纺丝技术的探索中,有关多射流形成控制和纤维成膜特性的研究不够完善,导致微纳米纤维膜存在结构简单、附加值低等不足,限制其在先进功能领域的应用。基于此,本课题研发一种新型静电纺丝喷头,通过设计小孔结构来改变纺丝液膜厚度,进而控制电场分布和多射流形成状态,在稳健提升纤维产量的基础上,实现直径双峰分布微纳米纤维的可控制备。首先,利用ANSYS Maxwell软件对不同几何参数的多孔曲面喷头模型进行电场仿真,确定最优尺寸为:球体直径7 cm,表面分布3圈小孔,每圈均匀分布6个。其中小孔的上底面直径为8 mm,下底面直径为6 mm,深度为3 mm,倒角度数30°。仿真结果表明,小孔处的薄液面在电场作用下会积累较多的电荷,形成较高的电场强度。纺丝实验证明,多孔曲面喷头具备批量化生产微纳米纤维的能力。其次,基于电流体动力学等理论,构建射流电学模型,研究带电液膜厚度与电场分布的关系,以及纺丝射流直径与电场力间的规律,阐明多孔曲面喷头的出丝机理和双峰分布纤维的形成依据。之后分析施加电压、聚丙烯腈（PAN）溶液浓度对纤维直径分布的调控作用。结果表明,当PAN浓度为14-16 wt%时,多孔曲面喷头成功制备出清晰的双峰分布结构纤维膜。增大施加电压,纤维直径的双峰位置向直径减小方向偏移;增加溶液浓度,纤维直径的双峰位置向直径增大方向偏移。最后,设计二次通用旋转组合实验,构建双峰分布微纳米纤维膜断裂强度和产量的二次回归方程,优化工艺条件的交互作用。结果表明,当溶液浓度为14.71wt%,施加电压为48.65 k V,喷头转速为1.00 r·min-1时,纤维膜断裂强度最优值为1.71 MPa;当溶液浓度为15.48 wt%,施加电压为51.98 k V,喷头转速为0.99r·min-1时,纤维膜产量最优值为31.42 g·h-1。之后利用多孔曲面喷头和球形喷头进行纺丝实验,探究两种纤维膜结构对孔径分布、过滤及透气性能的影响。结果表明,与窄分布纤维膜相比,双峰分布纤维膜的平均孔径小,孔径分布广;溶液浓度为16 wt%时,双峰分布和窄分布纤维膜的过滤效率分别损失至97.14%和96.07%,但前者的过滤阻力显著降低至57.86 Pa,品质因数达到0.0614 Pa-1,过滤性能更优;双峰分布结构增大了气体通过纤维间的运动路径,赋予纤维膜最优透气量为473.81 mm/s。