● Orientação molecular/micelar uniforme: Promove a pré-orientação consistente e a formação de membranas.

● Controle do inchamento do extrudado (efeito Barus): O cisalhamento não uniforme causa instabilidade de torção/tamanho.

● Relação L/D adequada: Para fendas anulares, assegure um comprimento de área suficiente; geralmente L/D > 10.

● Transição de pré-compressão: Utilize convergência cônica gradual na folga anular para equalizar o fluxo de entrada.

● Otimização guiada por CFD: Iterar a geometria até obter um perfil de taxa de cisalhamento plano na saída.

● Saída convergente: Convergência cônica/parabólica (5°–15°) para evitar choques de cisalhamento.

● Uniformidade do espaçamento entre anéis concêntricos: Para chips de dupla camada, a tolerância do espaçamento entre anéis é ≤±2 μm ao redor da circunferência.

● Tratamento de borda: Microchanfro/raio para reduzir as instabilidades do tipo "pele de tubarão" induzidas pela borda.

● Compatibilidade com a reologia: Soluções altamente elásticas podem exigir menor cisalhamento — utilize orifícios maiores ou capilares mais curtos.

● Geometria aerodinâmica: Filetes amplos; eliminação de cantos vivos.

● Evite saltos bruscos entre seções: Utilize transições graduais entre as áreas.

● Princípio FIFO: Promover o fluxo direto sem recirculação.

● Coletores cônicos ou em formato de cabide: Garantem pressão uniforme na largura e fluxo suave com zonas mortas mínimas.

● Acabamento da superfície: Polimento eletrolítico/espelhado com rugosidade Ra <0,8 μm para reduzir a adesão.

● Ajuste o fluxo e o volume: Evite coletores superdimensionados em fluxos baixos; assegure cisalhamento suficiente para varrer as superfícies.

● Minimizar o volume da cavidade: Reduzir a retenção de material para diminuir o tempo de limpeza.

● Inclinação/ventilação: Evite zonas mortas de ar com instalação angular ou aberturas de ventilação.

● Manter a velocidade: Buscar uma velocidade ≥0,5 m/s através do aumento da pressão ou da redução da área para evitar a estagnação.

● Excentricidade periódica ou “nós de bambu”: A pulsação da bomba de poço (por exemplo, bombas de êmbolo) causa alterações periódicas no fluxo.

● Tamanho instável do lúmen: Variações no fluxo sanguíneo alteram diretamente o diâmetro interno.

● Excentricidade crescente: Alterações na viscosidade/densidade do furo perturbam o equilíbrio da tensão interfacial.

● Sinais visuais: tamanho variável do lúmen, orifícios, rupturas frequentes; excesso de não solvente no interior acelera a coagulação; quantidade insuficiente a retarda.

● Principais análises: Cromatografia para quantificar a proporção solvente/não solvente (±5% da especificação); monitorar a viscosidade do tubo (variação ≤3%).

● Isolamento do processo: Manter os parâmetros da carcaça constantes, normalizar a composição do furo; se a estabilidade retornar, a causa raiz estará confirmada.

● Heterogeneidade axial: O tamanho dos poros/porosidade varia ao longo da fibra quando a composição do interior oscila.

● Correlação de eventos: Associar a instabilidade aos eventos do sistema de perfuração (trocas de tanques, carregamento).

● Monitoramento online: Instale um viscosímetro/densitômetro em linha, se possível.

● Teste de exclusão: Realizar um teste com um cilindro em bom estado, mantendo os demais constantes, para isolar a causa.

● Estado da bomba: Verificar pulsação, vedações e ar preso.

● Comprimento do espaço de ar: Não solventes fortes (água) exigem zonas secas mais longas (5–30 cm); adicione guias para reduzir a vibração. Não solventes mais fracos permitem espaços de ar mais curtos; a saída pode ficar próxima ao banho.

● Chanfro de saída: Microchanfro (0,1–0,3 mm) ou transição parabólica para evitar que a borda fique presa ou rasgue.

● Geometria anti-perturbação: Evite degraus abruptos perto da saída para reduzir o impacto do refluxo na banheira.

● Espaçamento entre furos: Aumente o espaçamento entre os furos ou adicione proteções para evitar que o material grude em altas taxas de coagulação.

● Resistência à corrosão: Se o banho contiver ácidos/bases (ex.: celulose regenerada), melhore os materiais de saída.

● Variantes de fiação úmida: Para coagulação rápida, utilize um espaço de ar mínimo ou inexistente (imersão no banho), o que exige uma vedação robusta por imersão.

● Perfil de saída otimizado: Exterior cônico/otimizado para reduzir a vibração induzida pela turbulência/estiramento antes do banho.

● Direção do fluxo do banho: Posicione os múltiplos orifícios de acordo com o fluxo do banho para evitar os efeitos da camada limite a montante nos orifícios a jusante.

● Teoria: Utilizar cálculos baseados na equação de Hagen-Poiseuille com viscosidade, valores de referência de vazão e geometria (comprimento, diâmetro hidráulico) para estimar as quedas de pressão. Razão ΔP alvo de aproximadamente 1:1 ±10%.

● CFD: Simular campos de velocidade/pressão e comportamento da interface para orientar o projeto.

● Compensação de projeto: Para grandes contrastes de viscosidade, encurte/alargue os caminhos de alta constante dielétrica (μ) para equilibrar a resistência.

● Formato do percurso do fluxo: Utilize canais com convergência gradual ou área constante; evite expansões/contrações repentinas.

● Ajuste do processo: Ajuste independentemente as velocidades/pressões da bomba dosadora para equilibrar o ΔP e obter a estrutura desejada.

● Monitoramento da viscosidade: Meça μ (por exemplo, com um viscosímetro rotacional) e ajuste as bombas/válvulas conforme μ varia para manter o equilíbrio.

● Caminhos de fluxo duplos e independentes: Dois canais isolados coextrudem soluções distintas para formar uma bicamada (por exemplo, camada densa + suporte poroso).

● Controle preciso da proporção: Proporção de camadas ajustável (normalmente de 1:1 a 1:3) através de válvulas/bombas independentes.

● Formação síncrona: Ambas as camadas se encontram e envolvem o fluido do poço na saída para evitar a delaminação.

● Ajuste do orifício: O diâmetro interno do orifício do anel externo é 0,05–0,10 mm maior que o do anel interno, ajustado às viscosidades das camadas (μ mais alto → orifício ligeiramente maior).

● Largura do canal: Selecione de acordo com a vazão (por exemplo, 2–3 mm para vazões mais altas) para limitar a queda de pressão.

● Comprimento total: Adequado para equipamentos (tipicamente 50–100 mm); distância entre a matriz e o banho de 5–10 mm para garantir a fusão adequada da bicamada.

● Precisão extrema: Tolerância do diâmetro do orifício ≤±0,0003 mm; concentricidade ≤0,003 mm para garantir uniformidade precisa do tamanho dos poros (10–100 nm) e desempenho de folga estável.

● Materiais biocompatíveis: aço inoxidável ou titânio de grau médico; rugosidade superficial Ra ≤0,5 μm; sem lixiviação de íons metálicos; em conformidade com a norma ISO 10993.

● Confiabilidade estrutural: Projetos de insertos independentes (por exemplo, Trustech FCT Gen-5) permitem a substituição de um único orifício sem a necessidade de desligamento completo; caminhos de fluxo sem zonas mortas reduzem a contaminação residual.

● Canais de baixo cisalhamento: Minimizam a adsorção/desnaturação de proteínas.

● Dimensionamento do tubo guia: A trança passa por um guia central; a solução polimérica sai por uma fenda anular e reveste a trança. O diâmetro interno do guia é ligeiramente maior que o diâmetro externo da trança.

● Parâmetro chave — folga da matriz: A folga anular determina a espessura do revestimento; dimensione/ajuste de acordo com a viscosidade da solução e a espessura desejada.

● Projeto do caminho de fluxo: Garanta uma pressão circunferencialmente uniforme para obter uniformidade de espessura e evitar revestimento excêntrico.

● Concentricidade e microprecisão ultra-elevadas: desvio da espessura da parede ≤±2 μm; evita defeitos de furo.

● Caminhos de fluxo sem zonas mortas: Evite pontos críticos de degradação do polímero.

● Compatibilidade com alta viscosidade: Polímeros comuns incluem PI e PSf; requerem canais largos e alta capacidade de pressão.

● Compatibilidade seco-úmido: Muitas vezes requer espaços de ar maiores (5–20 cm) para formar uma película densa.

● Materiais para altas temperaturas: a fiação de PI pode exigir temperaturas superiores a 200 °C.

● Precisão → uniformidade: A tolerância e a concentricidade do orifício determinam diretamente a variação do diâmetro e a excentricidade; alta precisão pode manter a variação do diâmetro da fibra ≤5%.

● Estrutura do caminho do fluxo → formação: O projeto do coletor/equalizador controla a distribuição da solução, evitando a saída "irregular" por múltiplos orifícios.

● Material → estabilidade: Resistência insuficiente ao desgaste alarga os orifícios; baixa compatibilidade química causa corrosão — ambos degradam a qualidade ao longo do tempo.

● Vedação e resistência ao fluxo → continuidade: Vazamentos e resistência desigual causam rupturas ou fechamento do lúmen, reduzindo o rendimento.

● Dinâmica de formação do filme: Na saída (NIPS/TIPS), o inchamento do extrudado e a interface inicial entre o furo e a casca preparam o terreno para a separação de fases, impactando o tamanho, a distribuição e a porosidade dos poros.

● Base: aços inoxidáveis ​​304/316 para NIPS em temperaturas moderadas; resistentes a solventes comuns (etanol, água).

● Alta temperatura: Ligas de níquel, ligas de titânio, SUS630 (17-4PH) para TIPS (100–260°C), com maior resistência a altas temperaturas e ao desgaste.

● Resistente à corrosão: Hastelloy e materiais com revestimento cerâmico para solventes agressivos (DMF, DMSO) e ácidos/bases fortes.

● Revestimentos auxiliares: Revestimentos de PTFE ou polisiloxano nas paredes do orifício para aumentar a hidrofobicidade e reduzir a deposição.