電紡直寫針尖誘導(dǎo)定位沉積行為的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、電紡直寫技術(shù)利用外加電場力拉伸噴射溶液產(chǎn)生射流噴射，利用射流穩(wěn)定直線階段實(shí)現(xiàn)有序微納結(jié)構(gòu)的噴印;并在有機(jī)微納系統(tǒng)、柔性電子器件等領(lǐng)域顯示了巨大的發(fā)展?jié)摿?。約束射流鞭動、增強(qiáng)噴射穩(wěn)定、提高直寫微納結(jié)構(gòu)定位精度已成為電紡直寫技術(shù)應(yīng)用研究的關(guān)鍵。本文引入誘導(dǎo)針尖產(chǎn)生集中約束電場，以減弱干擾影響、減小射流擺動范圍，實(shí)現(xiàn)直寫射流的精確引導(dǎo)定位沉積。
　　設(shè)計(jì)帶有針芯誘導(dǎo)功能的電紡直寫噴頭，利用針芯的尖端效應(yīng)，增強(qiáng)噴嘴處局部電場對射流產(chǎn)生約束

2、與引必作用，從而達(dá)到降低啟動電壓、降低射流的電荷密度的目的。針芯誘導(dǎo)作用下射流的擺動范圍從15°降低到1°～3°，電紡直寫納米纖維最小直徑151nm。討論了電壓、極間距、溶液濃度及收集板移動速度等參數(shù)對纖維沉積形貌和定位精度的影響，為提高直寫微納米結(jié)構(gòu)的定位精度和減小結(jié)構(gòu)誤差提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　進(jìn)一步在收集板下方加載與噴嘴處誘導(dǎo)針芯相對的誘導(dǎo)針尖電極，在噴嘴與射流沉積點(diǎn)之間產(chǎn)生電場集中效應(yīng)，增強(qiáng)空間電場對帶電射流的約束作用，引導(dǎo)

3、射流進(jìn)行精確沉積。利用針尖誘導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)了直寫納米纖維在SiO2基底的精確圖案化沉積，研究了工藝參數(shù)對電紡直寫圖案定位精度和結(jié)構(gòu)尺寸的影響規(guī)律。針芯伸出長度為0.1mm時射流穩(wěn)定性和電紡直寫圖案定位精度最優(yōu)，而定位誤差將隨著施加電壓的增加而增大。
　　再者，利用雙針尖的空間誘導(dǎo)作用，可引導(dǎo)帶電射流/納米纖維在收集板上進(jìn)行多層疊加沉積，實(shí)現(xiàn)微納三維結(jié)構(gòu)的噴印制造。納米纖維疊加沉積形成的三維螺旋結(jié)構(gòu)直徑30μm～60μm。配合精密運(yùn)動