交變電場誘導(dǎo)單射流電紡直寫技術(shù)研究.pdf

1、電紡直寫技術(shù)是一種新型的外拉式直寫技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢在有機(jī)微納系統(tǒng)和柔性電子制造等領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诮^緣基底上實(shí)現(xiàn)有序微納結(jié)構(gòu)的直寫沉積是電紡直寫技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。本文將圍繞絕緣基底上電紡直寫射流的穩(wěn)定噴射展開研究，引入交變電場研究單射流的穩(wěn)定噴射控制規(guī)律;分析交變電場誘導(dǎo)作用下帶電射流在絕緣基底上的沉積行為。
　　文中構(gòu)建了電紡直寫的數(shù)值仿真模型，分別研究了靜電場和交變電場作用下的單射流噴射模式;考察了電場參數(shù)、溶液

2、特性等因素對仿真單射流噴射的影響規(guī)律;明確了仿真射流內(nèi)部的電荷分布及射流中心速度隨噴射時(shí)間和噴射距離的變化規(guī)律;并分析射流內(nèi)部電荷變化對射流與收集基底之間相互作用機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)考察了交變電場誘導(dǎo)單射流在硅基底上的噴印沉積行為，并分析了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對噴印液滴沉積頻率與直徑(50～300μm)的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中交變正負(fù)電壓增大或電壓頻率增大可使溶液噴印點(diǎn)的頻率增大并減小噴印點(diǎn)的直徑;而供液速度的增加可使噴印點(diǎn)頻率減小，直徑增大;不同濃度

3、的聚合物溶液在電場作用下由噴印點(diǎn)到直寫線過渡。另外，溶液導(dǎo)電率的增加可使噴印點(diǎn)直徑急劇縮小。
　　進(jìn)一步研究了交變電場誘導(dǎo)單射流在絕緣PET基底的沉積規(guī)律。對比分析了交變電場和靜電場對絕緣基底上電紡直寫過程的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)交變電場可克服在柔性絕緣基底上聚合物溶液電紡直寫易產(chǎn)生的射流分叉、難以誘導(dǎo)單射流穩(wěn)定噴射的困難;并利用這一優(yōu)勢開展了一系列實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)了交變電場參數(shù)、加工參數(shù)等對單射流沉積行為的影響規(guī)律;在絕緣基底上實(shí)現(xiàn)了有序