近場(chǎng)紡絲制備聚合物微-納米纖維及其應(yīng)用研究.pdf

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