近场静电纺丝技术制备纳米纤维及其应用

发布时间：2017-10-28 04:03

  本文关键词：近场静电纺丝技术制备纳米纤维及其应用

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【摘要】：近几年材料科学得到了蓬勃的发展,纳米材料作为其重要课题成为了众多科研团队的研究方向。目前,制备和应用纳米材料的方法众多,静电纺丝法是其中典型的代表。静电纺丝技术制备的纳米纤维具有比表面积高、尺寸微小、稳定性好等优点,但是电纺过程中也存有高压静电危险系数高、能耗多、纤维杂乱无序等缺陷。近场静电纺丝技术的提出,有效地解决了这些问题。该技术是通过降低纺丝间距,减小纺丝电压的形式实现电纺。由于近场电纺还具备纤维精确可控沉积的特点,因此极大的促进了该技术在微纳加工及生物医学领域的应用。本文主要做了三方面工作。一是归纳了近场静电纺丝技术发展的历程以及总结其应用;二是探索了影响制备纳米纤维的因素的规律,并进行了归纳总结;三是运用影响近场电纺纤维因素的规律制备出了导电性纳米纤维,并研究了不同情况下的纤维形貌和导电性能的差异。第一,对国内外各科研团队十多年来探索出的近场电纺技术的成果进行了综述。总结了近场电纺从萌生到成熟的全过程。包括近场电纺技术概念的提出、影响因素的初步探索以及直写纳米纤维定向沉积等深层次探究。同时对近场电纺制备纤维的应用做了全方位归纳。第二,通过改进传统静电纺丝装置,增设可移动收集平台,运用近场电纺技术制备出了阵列纳米纤维,探索出了影响纤维形貌因素的规律。研究发现影响因素主要包括接收基底的材质、收集极的移动速度、纺丝电压的大小、电纺针头的形状等。根据实验现象对影响因素规律进行了归纳并做了理论性分析。第三,运用近场电纺影响因素的规律,分别以添加DMSO、EG、EMIMAc的PEDOT:PSS-PVP溶液作为纺丝前驱液,成功制备出了三种不同的导电纤维。收集时采用了两种柔性不同的基底。实验主要对不同导电纤维的形貌和导电性能进行了对比;对不同基底所接收纤维导电性能的差异做了研究;还对柔性基底接收纤维在不同弯曲程度下的导电性能做了比较。根据实验所得现象,对各个规律进行了归纳总结并进行了理论性分析。最后,对实验情况做了总结概述,结合前人的探索,就下一步工作进行了规划和展望。
【关键词】：低压近场电纺 可控沉积 微纳米纤维 纳米器件
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ340.64
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 引言7-15
• 1.1 纳米材料概述7-8
• 1.2 静电纺丝概述8-11
• 1.3 参考文献11-15
• 第二章 近场静电纺丝制备纳米纤维及其应用的研究进展15-26
• 2.1 前言15
• 2.2 近场静电纺丝机理研究15-20
• 2.2.1 近场静电纺丝概念的提出15-16
• 2.2.2 近场静电纺丝影响参数的探索16-18
• 2.2.3 近场静电纺丝形貌、排列组装等的深层次探究18-20
• 2.3 近场静电纺丝的应用20-24
• 2.3.1 结合 3D打印技术制备生物支架21
• 2.3.2 制备纳米沟道21-22
• 2.3.3 半导体器件喷印制造22-23
• 2.3.4 制备纳米发电机23-24
• 2.4 本章小结24
• 2.5 参考文献24-26
• 第三章 近场静电纺丝直写纳米纤维及其影响因素的探究26-37
• 3.1 前言26
• 3.2 实验部分26-28
• 3.2.1 实验仪器与药品26-27
• 3.2.2 实验条件及过程27-28
• 3.3 结果和讨论28-34
• 3.3.1 收集基底材质因素影响28-30
• 3.3.2 基底移动速度因素影响30-31
• 3.3.3 纺丝电压因素影响31-32
• 3.3.4 电纺针头因素影响32-34
• 3.3.5 近场电纺PVP溶液制备阵列结构34
• 3.4 本章小结34-35
• 3.5 参考文献35-37
• 第四章 近场静电纺丝直写导电性纳米纤维及其应用37-49
• 4.1 前言37-39
• 4.2 实验部分39-40
• 4.2.1 实验仪器与药品39
• 4.2.2 实验条件及过程39-40
• 4.3 结果和讨论40-46
• 4.3.1 添加离子液体对纺丝纤维形貌的影响40-41
• 4.3.2 添加导电物质对纺丝纤维导电性能的影响41-45
• 4.3.3 改变弯曲程度对纺丝纤维导电性能的影响45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 4.5 参考文献47-49
• 第五章 总结与展望49-51
• 攻读学位期间的研究成果51-52
• 致谢52-53

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本文编号：1106540