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1、一維納米結(jié)構(gòu)具有大的比表面積、特殊的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性能,已經(jīng)成為當(dāng)今世界材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。其中聚合物納米纖維材料由于其良好的柔韌性,引起了人們高度的研究興趣。靜電場(chǎng)紡絲是制備各種納米纖維材料的一種常用方法,纖維的直徑一般從幾納米到幾微米。然而傳統(tǒng)靜電紡絲制備的納米纖維大多呈無(wú)序狀態(tài),限制了其應(yīng)用范圍。因此本文提出了一種有序靜電場(chǎng)紡絲技術(shù)-近場(chǎng)紡絲,制備了多種聚合物微/納米纖維圖案,并基于制備的聚合物纖維制作了多種微/納器件,如聚偏二
2、氟乙烯(PVDF)纖維壓電執(zhí)行器、聚苯胺(PANI)靜電執(zhí)行器和微/納流體通道。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
1.提出了一種有序靜電場(chǎng)紡絲技術(shù)-近場(chǎng)紡絲,并用來(lái)直接、連續(xù)、可控地沉積聚合物微/納米纖維。近場(chǎng)紡絲中,將噴絲頭與收集器間的距離減小到幾毫米,從而得到穩(wěn)定的聚合物射流,以實(shí)現(xiàn)有序的微/納米纖維沉積。通過(guò)一個(gè)可編程的X-Y平臺(tái)來(lái)控制收集器的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度,制備了各種聚氧化乙烯(PEO)、PVDF和PANI微/納米纖維
3、圖案。采用電子掃描顯微鏡(SEM)對(duì)制備的微/納米纖維的形貌進(jìn)行了分析表征,并討論了電紡參數(shù)對(duì)纖維直徑的影響。這種技術(shù)使得靜電紡絲成為直接寫(xiě)微/納米制造技術(shù)的一種潛在工具,從而應(yīng)用于各種微/納米器件的制造,如發(fā)電機(jī)、傳感器、執(zhí)行器、微/納流體器件等。
2.電紡聚合物微/納米纖維在執(zhí)行器方面的應(yīng)用。(1)研究了直接寫(xiě)的兩端固定、懸空的 PVDF纖維的壓電驅(qū)動(dòng)性能。近電紡絲技術(shù)中的實(shí)時(shí)電極化過(guò)程賦予了PVDF纖維良好的壓電性能。試
4、驗(yàn)中,在應(yīng)用的電場(chǎng)下PVDF纖維既產(chǎn)生壓電響應(yīng),也產(chǎn)生靜電響應(yīng),采用雙層電極結(jié)構(gòu)削弱了靜電作用對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。近場(chǎng)紡絲制備的 PVDF纖維壓電系數(shù) d33的平均值為-57.6pm/V,約為文獻(xiàn)中報(bào)道的PVDF薄膜的2倍。(2)基于電紡的PANI納米纖維,制作了懸臂梁結(jié)構(gòu)的靜電執(zhí)行器,并測(cè)試了PANI懸臂梁在靜電力作用下的位移。當(dāng)應(yīng)用的電壓為270V時(shí), PANI懸臂梁自由端的位移為1.2μm。
3.電紡聚合物纖維在微/納流體
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