靜電紡絲納米纖維形貌沉積工藝.pdf_第1頁(yè)
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1、靜電紡絲作為目前用于生產(chǎn)納米纖維最高效、成本最低的一種技術(shù),在環(huán)保、電子信息、生物醫(yī)療等領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)有力的運(yùn)用價(jià)值。而纖維的形貌直接決定著纖維的運(yùn)用,如由無(wú)序狀態(tài)的納米纖維組成的納米纖維膜主要用于環(huán)保等領(lǐng)域,而有序或者圖案化的纖維則在MEMS制造和生物醫(yī)療領(lǐng)域具有很高的運(yùn)用前景。因此,本文將研究三種不同納米纖維形貌的沉積工藝,包括遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)序納米纖維形貌多噴頭沉積工藝、近場(chǎng)直寫直線排布納米纖維沉積工藝、近場(chǎng)直寫輔助電場(chǎng)控制波形納米纖維沉積

2、工藝。
  首先,針對(duì)陣列多噴頭遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)序納米纖維形貌沉積工藝,研究了噴頭分布(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及間距大?。?、收集方式對(duì)電場(chǎng)分布均勻性的影響。首先通過(guò)comsol有限元軟件對(duì)噴頭尖端電場(chǎng)數(shù)值的均勻性進(jìn)行仿真分析,輔助噴頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化,進(jìn)而搭建了實(shí)驗(yàn)裝置,并采用9%的PVA水溶液進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表面,隨著噴頭數(shù)量的增加,噴頭尖端的電場(chǎng)相對(duì)變小;增大噴頭之間的間距可以弱化噴頭間電場(chǎng)的互相影響;噴頭的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和收集方式也有助于弱化噴頭間的

3、電場(chǎng),在本文實(shí)驗(yàn)中,大面積的噴頭分布中,圓柱面作為收集裝置是最有利于均勻化噴頭間的電場(chǎng)的。
  其次,針對(duì)直寫直線排布納米纖維形貌沉積工藝,實(shí)驗(yàn)探究了近場(chǎng)直寫線性排布納米纖維的沉積工藝參數(shù)對(duì)纖維形貌和沉積精度的影響?;诰苓\(yùn)動(dòng)平臺(tái)搭建了一個(gè)數(shù)控化納米纖維直寫實(shí)驗(yàn)裝置,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)直寫線性排布納米纖維的沉積控制。借助這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,采用4wt%濃度的PEO水溶液,研究了紡絲電壓、紡絲高度、收集裝置運(yùn)動(dòng)速度對(duì)直線纖維形貌的影響,最后在此

4、平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)直寫直線型納米纖維間距可控的實(shí)驗(yàn),為進(jìn)一步的直寫工藝探究提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
  最后,針對(duì)傳統(tǒng)近場(chǎng)直寫電紡工藝難于實(shí)現(xiàn)波形纖維沉積工藝問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)可控波形納米纖維沉積工藝的研究,首次提出將可控電壓以及頻率的交流電場(chǎng)運(yùn)用于近場(chǎng)直寫電紡中,用于控制生成波形納米纖維,通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄、建模仿真以及借助高速攝像機(jī)觀察等手段對(duì)波形納米纖維的沉積工藝進(jìn)行研究。最終實(shí)驗(yàn)表明,利用交流輔助電場(chǎng)可以很好地通過(guò)控制交流電壓的大小和頻率來(lái)控制波形

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