检索结果-南通市图书馆

作者：罗毅辉厦门大学

学位级别：硕士

医疗健康监测、伤残护理及人机交互等应用领域的不断发展,对可穿戴设备和医疗康复机器人在人机信号准确获取提出更高的要求。柔性压力传感器成为其准确感知外界压力信号关键途径。针对中压(10-100 kPa)柔性压力传感器性能不足及柔性压... 详细信息

医疗健康监测、伤残护理及人机交互等应用领域的不断发展,对可穿戴设备和医疗康复机器人在人机信号准确获取提出更高的要求。柔性压力传感器成为其准确感知外界压力信号关键途径。针对中压(10-100 kPa)柔性压力传感器性能不足及柔性压力传感器制造设备昂贵,制造工艺复杂等缺陷,本文首次提出采用韦森堡直写喷印技术制造GNPs/MWCNT填充型导电复合材料柔性压力传感器,使其在干扰模态影响下高效精准感知中压压力。论文围绕基底及复合压敏材料特性,柔性压力传感器制造工艺及优化、干扰抑制解耦结构优化和应用发掘及柔性压力传感器集成等开展研究。(1)实验对比PDMS和EcoFlex两种典型基底材料不同配比在固化、透光和机械等特性,确定12:1的PDMS为基底材料;考察GNPs/MWCNT复合材料形貌结构、透光、压敏及直写喷印等特性,建立理论模型分析GNPs/MWCNT复合材料不同浓度和配比的压敏机制,确定GNPs/MWCNT填充浓度和配比分别为10 wt.%和1:1。(2)搭建韦森堡直写喷印系统,研究韦森堡直写制造柔性压力传感器敏感单元方法及优化工艺参数。分析直线型敏感单元微观结构及尺寸特征,测试其灵敏度最高达0.335 kPa,响应/回复时间分别达到～171 ms和～110 ms;采用触敏微阵列结构和折叠式压敏结构,最高灵敏度提升至1.41 kPa,响应/回复时间分别缩短到～100 ms和～50 ms。建立模型,分别阐明优化前后柔性压力传感器压敏机制。(3)考察温湿,形变干扰模态对传感器的影响程度,确定柔性压力传感器湿度干扰灵敏度系数,温敏系数及拉伸应变系数分别达～0.7,～0.17及30656;建立模型,明确干扰模态敏感机理:提出从封装、惠斯通电桥及双层矩形凸台等分别抑制湿度、温度及拉伸应变干扰模态的解耦方案,实验验证了传感器对干扰模态的抑制作用。该优化结构传感器在0-11 kPa、11-45 kPa和45-74 kPa压力范围内的灵敏度分别达～2.69 kPa和～14.05 kPa和～4.23 kPa。(4)确定线型及优化后柔性压力传感器最小检测限分别达～14 Pa和～3 Pa的压力,发掘柔性传感器在人体脉搏信号健康监测及细微动作变化捕捉上的应用潜力。基于PI基材及PDMS基材制备柔性压力传感器阵列,确定PI基柔性压力传感器阵列灵敏度为-0.35 MPa,且仅能敏感>45 kPa压力。而PDMS基材柔性压力传感器阵列灵敏度在0-25 kPa和25-75 kPa最高分别达到～5.09 MPa及～0.0209 KPa,且响应/回复时间达到～150 ms和～200 ms。同时搭建阵列信号检测扫描电路,验证传感器阵列对空间受力位置的准确分辨能力。

关键词：石墨烯纳米片/碳纳米管直写喷印柔性压力传感器干扰抑制传感器阵列

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电纺直写运动平台开发及其图案化沉积研究

电纺直写运动平台开发及其图案化沉积研究

作者：卫瑾厦门大学

学位级别：硕士

静电纺丝制备聚合物微纳米纤维,在纳米管道与生物检测,微纳光纤与光波导,电子元器件与传感器等方面有越来越广泛的应用,而这些应用对电纺沉积结构也从相对有序逐渐向图案化、可控化结构方向发展。本文主要针对电纺直写运动平台的构建、... 详细信息

静电纺丝制备聚合物微纳米纤维,在纳米管道与生物检测,微纳光纤与光波导,电子元器件与传感器等方面有越来越广泛的应用,而这些应用对电纺沉积结构也从相对有序逐渐向图案化、可控化结构方向发展。本文主要针对电纺直写运动平台的构建、微纳米结构电纺直写沉积规律和电纺直写图案化沉积及其误差分析等方面进行研究工作。面向电纺直写图案化沉积及其误差分析,构建运动平台并对其进行性能测试。整个运动平台驱动模块由直线电机（XY二维运动平面）与伺服电机（Z轴）组成,由工控计算机,控制卡、驱动器,构成控制模块。另将接近开关接入控制电路,实现限位保护功能。通过上位工控计算机可以对平台电机参数进行设置。整个运动平台采用PIV＆F控制算法,保证平台电机运动性能。平台在通电状态振动为1.7292μm,线型误差为23.331μm,面型误差为54.02μm, XY运动平面定位误差为15.0μm,重复定位误差为5.0gm。基于运动平台进行图案化沉积实验,对运动平台以及电纺直写各项参数对沉积形貌的影响进行分析。运动平台对射流的影响表现为PEO溶液低浓度（8wt%）下的“塑形”作用和高浓度（16wt%）下的“解旋”作用。平台运动过程中,如果涉及到运动方向发生突变的情况,可以在运动突变处人为设置停顿,使电机运行稳定。停顿时间越长,过量沉积也就越多。而且过量沉积在PEO溶液低浓度（8wt%）下表现为液相汇聚,高浓度（16wt%）下表现为固相团聚。平台运动速度,由溶液浓度,极间距,线间距,停顿时间等条件作为耦合因素来综合考量。基于运动平台和沉积规律,可以直写出较为复杂的图形,并利用集成光栅传感器对平台电机运动轨迹进行追踪检测,并将其与实际沉积轨迹对比,分析出直写过程中的误差。实验表明,电纺直写运动平台为静电纺丝图案化沉积以及沉积结构形貌误差提供了一种有效的工艺分析方法。

关键词：电纺直写运动平台微纳结构图案化沉积

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基于人工肌肉的微扑翼驱动技术研究

基于人工肌肉的微扑翼驱动技术研究

作者：徐兵厦门大学

学位级别：硕士

近年来,随着新型能源、轻型智能材料以及MEMS技术的出现和发展,飞行器的小型化、微型化越来越受到人们的重视。离子聚合物金属复合物（Ionic Polymer-Metal Composites, IPMC）是一种新型电致动聚合物,具有驱动电压低、变形量大、柔性... 详细信息

近年来,随着新型能源、轻型智能材料以及MEMS技术的出现和发展,飞行器的小型化、微型化越来越受到人们的重视。离子聚合物金属复合物（Ionic Polymer-Metal Composites, IPMC）是一种新型电致动聚合物,具有驱动电压低、变形量大、柔性好等特点被广泛应用于仿生微驱动领域。与传统机构相比,IPMC材料无需机械传动机构,质量轻,适宜微型化,是当前微扑翼驱动的较佳选择,具有很好的应用前景。本文提出采用梯度IPMC结构提高IPMC性能、制备图案化电极实现IPMC的三维驱动,同时将IPMC作为微扑翼驱动器对其扑动力进行研究,为IPMC应用于仿生扑翼驱动领域提供参考依据。为了制备性能良好的IPMC驱动器,本文通过实验总结了铂电极IPMC化学镀工艺,并通过自浇铸的方式得到了Nafion基膜。设计了IPMC位移测试系统和基于LabVIEW的输出力测试系统,并对IPMC性能进行了测试。本文采用梯度结构来提高IPMC的性能,用浇铸方法得到厚度方向有梯度的Nafion基膜,再通过化学镀制备得到三种不同梯度的IPMC,并进行性能测试对比,实验证明梯度IPMC变形位移和输出力同时得到提高。图案化电极IPMC可以实现三维扭转运动。本文利用在Nafion基膜上贴覆掩膜胶带,再进行化学镀的方法得到图案化电极IPMC。实验研究了图案化电极间基体材料刚度以及电极间水合阳离子对PMC扭转角度影响规律。使用PI胶带将两片IPMC粘贴成两片贴合式PMC,研究了电极间距与图案化电极IPMC扭转角度之间的规律。制备并测试了电极间距分别为3mm、5mm、7mm的IPMC,实验结果表明,随着电极间距的增大,IPMC具有更好的变形能力,可获得更大的扭转角度。贴覆掩膜胶带的图案化电极IPMC比两片贴合的IPMC具有更大的扭转角度。本文设计并制造了两种不同翅膀幅面的IPMC扑翼机构以及两种图案化电极的IPMC扑翼机构。针对扑翼机构的扑动力进行了研究,实验结果表明扑翼机构在共振频率驱动下的扑动力最大,并与驱动波形有较好的一致性。翅膀幅面尺寸及图案化电极尺寸对扑动力有较大影响。

关键词：梯度IPMC 图案化电极扑翼驱动器

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垂直阵列CNTs纳米吸气剂制备工艺研究

垂直阵列CNTs纳米吸气剂制备工艺研究

作者：何杰厦门大学

学位级别：硕士

在MEMS技术中,真空封装是一项关键技术问题,其中吸气剂工艺是高真空度获得和维持的必要条件。本实验室以CNTs作为骨架,利用CNTs具有高比表面积和自身储气等特性制备了一种吸气效率高、工艺简单、成本低的纳米吸气剂,但受限于CNTs生长条... 详细信息

在MEMS技术中,真空封装是一项关键技术问题,其中吸气剂工艺是高真空度获得和维持的必要条件。本实验室以CNTs作为骨架,利用CNTs具有高比表面积和自身储气等特性制备了一种吸气效率高、工艺简单、成本低的纳米吸气剂,但受限于CNTs生长条件苛刻,与基底粘附力差,易污染等缺点。本论文提出基于VA-CNTs转移技术的纳米吸气剂,为更进一步利用CNTs高比表面积和自身储气的优点,克服集成于MEMS器件的相关缺点提供一类新的解决方案。本文主要针对增大吸气剂单位面积的吸气速率和吸气量两方面,开展了在制备与激活吸气剂薄膜工艺的研究、优化,如溅射功率、压强、时间以及温度等参数。具体研究工作包括以下几个部分： (1)在吸气剂经典模型的基础上,提出了适用于CNTs纳米吸气剂的吸气模型,并进行详细的理论分析,得到VA-CNTs/Ti纳米吸气剂的吸气动力学图。与Ti膜吸气剂相比,VA-CNTs/Ti纳米吸气剂的物理吸附速度是其n倍(n=S2/S1,S为比表面积),扩散速度是其m倍(m=n(?)d2V(t)dt/(?)nd2V(t)dt,V(t)为Ti膜扩散速度,d2为Ti膜厚度)。 (2)分析、归纳垂直阵列CNTs生长机制,优化CVD工艺参数,制备VA-CNTs.提出并成功实现了基于玻璃浆料粘结剂的纳米吸气剂转移技术。对VA-CNTs纳米吸气剂的制备和激活工艺进行了相关方面研究。在VA-CNTs上溅射Ti的最佳工艺参数为8Pa,350W,10min。纳米吸气剂的最佳激活工艺条件为600℃,30min。 (3)采用BET法对纳米吸气剂进行比表面积测试,结果表明VA-CNTs/Ti的BET比表面积为275.0071m2/g,证明了纳米吸气剂具有高比表面积。 (4)针对VA-CNTs纳米吸气剂,采用TGA对其吸气性能测试,结果证明VA-CNTs/Ti纳米吸气剂具有吸气性。

关键词：纳米吸气剂 VA-CNTs 转移

基于微尺度韦森堡效应的高粘度流体输运实验研究

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基于微尺度韦森堡效应的高粘度流体输运实验研究

作者：梅学翠厦门大学

学位级别：硕士

聚合物基微纳制造过程中,高粘度流体在微管道输运过程中存在流阻大、喷嘴易堵以及流体输运响应慢等问题。本文提出把微尺度韦森堡效应应用于高粘度流体输运中,构建了基于微尺度韦森堡效应的流体输运方法,采用旋转式的喷嘴进行高粘度流... 详细信息

聚合物基微纳制造过程中,高粘度流体在微管道输运过程中存在流阻大、喷嘴易堵以及流体输运响应慢等问题。本文提出把微尺度韦森堡效应应用于高粘度流体输运中,构建了基于微尺度韦森堡效应的流体输运方法,采用旋转式的喷嘴进行高粘度流体的直写,把流体输运系统与微喷嘴有效结合在一起。解决了高粘度喷嘴易堵和流体输运响应慢等问题,实现了微量高粘度流体的快速稳定输运,并探究了基于微尺度韦森堡效应的直写性能以及在变流道直径微流控芯片、螺旋光纤等微结构制备方面的应用。考察了微尺度韦森堡效应的流体输运原理和行为,实验分析针芯转速、针芯直径、溶液粘度等对爬杆效应的作用规律,探究了微尺度韦森堡效应用于流体输运的可行性及稳定性;分析了双杆效应中两杆间距、针芯转速及溶液粘度等对溶液输运的影响;探究了微尺度韦森堡效应应用于微管输运溶液的性能,每秒溶液流量可至167pL,为窄线宽连续稳定直写奠定了基础。运用自制的基于微尺度韦森堡效应的直写装置,对直写行为开展了系统、深入研究。分析了收集板运动速度、针芯转速、溶液浓度以及收集距离对直写液膜线条形貌的影响;通过对液膜线条线宽变化的分析,探究了基于微尺度韦森堡效应直写的动态特性,直写相差10倍直径的液膜线条所需的响应时间少于0.5s,远小于挤压式的58s;直写了二维、三维微结构,验证了微尺度韦森堡效应在微量高粘度流体直写方面的稳定性及快速响应性能。开展了变流道直径的微流控芯片制作工艺研究,创新性提出螺旋光纤(聚甲基丙烯酸甲酯)的制备方法。分析了螺旋光纤制造中启动、维持电压的影响因素;探究了收集板移动速度、针芯转速及收集距离等对螺旋光纤直径及周期的影响;测试了螺旋光纤对温度和荧光的敏感性能,使用直径为7.6μm、周期为21.5μm的螺旋光纤作为敏感单元,检测的最低荧光分子浓度为10-10mol/L,比非螺旋光纤小2个数量级。

关键词：微尺度韦森堡效应高粘度流体输运直写微流控芯片螺旋光纤

基于聚酰亚胺纳米纤维膜介电层的电容式触滑觉传感器

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基于聚酰亚胺纳米纤维膜介电层的电容式触滑觉传感器

作者：朱宇超厦门大学

学位级别：硕士

机器人和无人作战装备的智能化发展对触觉传感器提出了更高的要求,触觉传感器必须能共形贴附于结构表面,感知接触力和滑移剪切力。针对当前国内外触觉传感器存在的灵敏度较低和检测方向单一以及结构复杂等问题,本文提出了一种以纳米纤... 详细信息

机器人和无人作战装备的智能化发展对触觉传感器提出了更高的要求,触觉传感器必须能共形贴附于结构表面,感知接触力和滑移剪切力。针对当前国内外触觉传感器存在的灵敏度较低和检测方向单一以及结构复杂等问题,本文提出了一种以纳米纤维膜为介电层的电容式柔性三维触觉传感器。围绕电容式柔性触滑觉传感器的设计与制造、不同材料及结构介电层的传感器性能对比分析、传感阵列设计以及传感器测试系统的搭建等开展研究工作。主要进展有:设计电容式柔性触滑觉传感器的单元结构,采用有限元软件对基于单层聚酰亚胺(PI)纤维膜介电层的电容式触滑觉传感器进行仿真分析,验证了 PI纤维膜结构具有优异的三维力感知性能。对比分析不同材质介电层、层厚和层数的PI纳米纤维膜及结构尺寸传感器性能,优化传感器结构,试验结果表明,基于双层PI纳米纤维膜介电层的小尺寸电容式触滑觉传感器性能最优。在0-13.89 kPa压力下,z轴方向平均灵敏度最高达0.0480 kPa-1;在0-0.18 N的区间内,x轴方向平均灵敏度取得最大值0.6616 N-1;在0-0.26N,y轴方向平均灵敏度达0.7684 N-1,响应时间和回复时间分别为87.5 ms和192.5 ms,并展现出较好的稳定性和重复性。通过结构设计,研制电容式触滑觉传感阵列,其在触觉感知方面,在4.1-4.9 Pa区间灵敏度达到最大值为2.204 kPa-1，在滑觉感知方面,x轴方向的平均灵敏度为0.1218 N-1,y轴方向的平均灵敏度为0.0912 N-1,传感阵列的响应时间为157.5 ms,恢复时间为175 ms,重复性较好。为研究触觉传感阵列的接触力检测性能,研制了电容式柔性触滑觉传感阵列的扫描电路,构建接触力位置及大小的显示系统,通过扫描测试系统对传感阵列进行测试,实验结果表明本文研制的柔性触滑觉传感器可用于压力与滑动检测。

关键词：聚酰亚胺纳米纤维膜触滑觉传感器三维触觉传感

面向MEMS封装的纳米玻璃粉制备及其回流工艺研究

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面向MEMS封装的纳米玻璃粉制备及其回流工艺研究

作者：李威厦门大学

学位级别：硕士

封装一直是MEMS器件的重难点,封装的好坏直接决定器件的成败。受成本、方便性、封装性能、工艺复杂程度、器件大小等诸多因素的影响,使用盖帽的圆片级封装成为一种明智、新颖和备受欢迎的方法,是MEMS器件封装的趋势。玻璃盖帽具有寄生... 详细信息

封装一直是MEMS器件的重难点,封装的好坏直接决定器件的成败。受成本、方便性、封装性能、工艺复杂程度、器件大小等诸多因素的影响,使用盖帽的圆片级封装成为一种明智、新颖和备受欢迎的方法,是MEMS器件封装的趋势。玻璃盖帽具有寄生电容小、和硅键合容易、绝热性能好等优点,是常用的封装盖帽。特别是高频RF传感器,玻璃盖帽因其良好的电学隔离作用,成为盖帽的最佳选择。然而玻璃盖帽的制作却非常困难。传统玻璃回流工艺是如今较好的一种玻璃盖帽制作方式,但仍然有很多不足,如抛光容易碎片、回流时间长、有最小线宽的限制、需要高真空阳极键合等。本文以玻璃盖帽为出发点,研究了玻璃粉回流工艺的若干问题。为了获得纳米玻璃粉,通过离散元分析软件,研究了 Borosilicate33玻璃的高能球磨行为规律。基于前期球磨规律研究,确定填充率、球磨罐材料、磨球个数比等因素,探索了球磨速度、球料比对球磨性能的影响。分析了球磨罐的受力、颗粒碰撞次数随球磨速度、球料比的变化。确定该球磨机和Borosilicate33玻璃的理论最佳球料比为40:1到80:1,临界转速在1000 r/min左右。结合离散元分析结果,设计正交试验,开展了纳米级玻璃粉最高出料率工艺研究。并通过XRD、扫描电子显微镜、激光粒度测试仪等对玻璃形貌、粒度、结晶度进行了表征。不仅探索出了 Borosilicate 33玻璃的最佳球磨工艺,同时为研究超细球磨提供了系统的方法。采用理论结合仿真的方式,利用有限元仿真技术结合材料力学、理论力学、电学等知识对玻璃盖帽进行了设计,并对该结构受热冲击的性能进行探究。最终求得了玻璃盖帽的总厚度、微腔厚度、垂直互联电极尺寸等。并基于传统MEMS加工技术,完成MEMS微腔体的加工。对现有颗粒分离方法进行分析,得出离心法是最适合纳米玻璃粉的分离方法,利用该方法成功分离出纳米玻璃粉。并研究了干玻璃粉和带溶剂的玻璃粉的填充性能、填充率;研究了玻璃粉在空气气氛和真空气氛中的融化效果;探究玻璃在不同基底上的润湿性;不同试剂对液相玻璃的表面能改善性能;最后研究了玻璃粉烧结的烧结行为。

关键词：微机械系统玻璃盖帽玻璃粉回流超细球磨

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基于数字微流控的中医脉诊系统

基于数字微流控的中医脉诊系统

作者：姚守菊厦门大学

学位级别：硕士

脉诊仪是实现脉诊客观化的重要途径。针对当前单探头脉诊仪、多探头脉诊仪存在的信息缺失、系统复杂等问题,本文提出将数字微流控技术应用于中医脉诊的压力控制,研究微流控气动软机械结构,实现压力控制,为解决中医脉诊客观化和脉诊仪精... 详细信息

脉诊仪是实现脉诊客观化的重要途径。针对当前单探头脉诊仪、多探头脉诊仪存在的信息缺失、系统复杂等问题,本文提出将数字微流控技术应用于中医脉诊的压力控制,研究微流控气动软机械结构,实现压力控制,为解决中医脉诊客观化和脉诊仪精准化、便携化问题提供新途径、奠定技术基础。论文主要研究工作和结果如下:(1)分析了中医诊脉时指端与脉搏的接触状态,设计制备气动指端。设计了圆形气腔式的指端结构,选取PDMS和硅胶板作为气动指端上下层材料,制定了基于反模法的多层柔性结构制造工艺路线,制备了指端结构;测试结果表明键合的PDMS结构在60 kPa气压作用下无漏气;搭建了测试平台,气动指端输出力与输入气压呈线性关系,且输出力可达2N。(2)构建了具有选址和调压功能的气动指端微流控系统,系统研究了流控单元结构、译码、调压方式。设计了薄膜式三层常开阀阀芯结构,研究了微阀的开关特性,当Pin

关键词：中医脉诊三部九候数字微流控逻辑控制

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电纺直写针尖诱导定位沉积行为的实验研究

电纺直写针尖诱导定位沉积行为的实验研究

作者：林奕宏厦门大学

学位级别：硕士

电纺直写技术利用外加电场力拉伸喷射溶液产生射流喷射,利用射流稳定直线阶段实现有序微纳结构的喷印;并在有机微纳系统、柔性电子器件等领域显示了巨大的发展潜力。约束射流鞭动、增强喷射稳定、提高直写微纳结构定位精度已成为电纺直... 详细信息

电纺直写技术利用外加电场力拉伸喷射溶液产生射流喷射,利用射流稳定直线阶段实现有序微纳结构的喷印;并在有机微纳系统、柔性电子器件等领域显示了巨大的发展潜力。约束射流鞭动、增强喷射稳定、提高直写微纳结构定位精度已成为电纺直写技术应用研究的关键。本文引入诱导针尖产生集中约束电场,以减弱干扰影响、减小射流摆动范围,实现直写射流的精确引导定位沉积。设计带有针芯诱导功能的电纺直写喷头,利用针芯的尖端效应,增强喷嘴处局部电场对射流产生约束与引必作用,从而达到降低启动电压、降低射流的电荷密度的目的。针芯诱导作用下射流的摆动范围从15。降低到1。-3。,电纺直写纳米纤维最小直径151nm。讨论了电压、极间距、溶液浓度及收集板移动速度等参数对纤维沉积形貌和定位精度的影响,为提高直写微纳米结构的定位精度和减小结构误差提供了实验基础。进一步在收集板下方加载与喷嘴处诱导针芯相对的诱导针尖电极,在喷嘴与射流沉积点之间产生电场集中效应,增强空间电场对带电射流的约束作用,引导射流进行精确沉积。利用针尖诱导作用,实现了直写纳米纤维在SiO2基底的精确图案化沉积,研究了工艺参数对电纺直写图案定位精度和结构尺寸的影响规律。针芯伸出长度为0.1mm时射流稳定性和电纺直写图案定位精度最优,而定位误差将随着施加电压的增加而增大。再者,利用双针尖的空间诱导作用,可引导带电射流/纳米纤维在收集板上进行多层叠加沉积,实现微纳三维结构的喷印制造。纳米纤维叠加沉积形成的三维螺旋结构直径30μm～60μm。配合精密运动平台,研究螺旋三维结构的阵列化喷印沉积,阵列化螺旋三维结构定位精确255nm。通过论文的初步研究,加深了对电液动力耦合直写机理的认识,初步掌握了直写参数,证实了通过控制电场能够达到精确控制纤维沉积的思路,为电液动力耦合直写的后续研究提供了实验基础。

关键词：静电纺丝针尖诱导直写图案微纳结构定位精度

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无尖端喷头纳米纤维批量电纺的实验研究

无尖端喷头纳米纤维批量电纺的实验研究

作者：黄小平厦门大学

学位级别：硕士

在纳米纤维制造技术中,静电纺丝技术由于其独特的优势如无需模版与强力挤压、高速、纯物理过程等,因此系统简单、制备成本低,得到了学术界和产业界的广泛关注。目前传统静电纺丝技术采用单根针尖作为喷丝头,一根针头只能产生一束射流,... 详细信息

在纳米纤维制造技术中,静电纺丝技术由于其独特的优势如无需模版与强力挤压、高速、纯物理过程等,因此系统简单、制备成本低,得到了学术界和产业界的广泛关注。目前传统静电纺丝技术采用单根针尖作为喷丝头,一根针头只能产生一束射流,喷射效率很低,无法满足复合材料、生物支架、伤口包扎、过滤薄膜等应用要求,因此实现批量化制造纳米纤维是纳米纤维获得工业化应用的关键。本课题基于电液动力学原理,提出一种无尖端喷头纳米纤维批量电纺技术,利用金属圆柱形滚筒做为喷头,代替传统针尖式,批量化制备纳米纤维,以提高纳米纤维的产量。实验结果表明,采用此方法得到的纳米纤维产量为传统电纺的700倍以上。课题在研制一套无尖端喷头纳米纤维批量电纺实验装置的基础上,重点研究高压电场下薄膜溶液表面射流的形成过程,探索溶液特性、滚筒结构、电极距离、溶液厚度等参数的优化。具体研究工作包括以下几部分: ●在查阅了大量文献、资料的基础上,提出了一种基于电液动力学原理的无尖端喷头纳米纤维批量电纺技术;●自主设计搭建了无尖端喷头纳米纤维批量电纺实验装置,装置由可转动金属喷头、溶液槽、溶液厚度调节刮板、纤维收集板、120kV高压电源等组成;●利用显微装置观察在高压电场下薄膜溶液表面射流的形成过程,确定泰勒锥的直径、速度及运动方向等;●通过大量的实验分析了溶液浓度、滚筒结构、电极间距、溶液厚度、收集板形状、喷射电压等参数对纳米纤维质量的影响,得到无尖端喷头批量电纺的最佳工艺参数;●运用ANSYS有限元分析软件对不同参数下的实验装置进行电场分析,分析仿真结果与实验结果是否一致。

关键词：静电纺丝电液动力学无尖端喷头