基于近场静电纺丝的微/纳米结构直写技术

基于近场静电纺丝（舾），研究了可用于柔性电子制造的微／纳米结构直写技术．构建了电极、收集板可协调运动的直写实验平台，分析了电纺丝参数对微／纳米结构直写过程的影响和直写参数间的匹配．通过缩短电纺丝距离实现对直写过程的控制，分别采用直径为25μm的实心探针针尖和内径为232μm的空心注射针尖作为电纺丝喷头，可有序地直写出直径为50—500nm的纳米纤维和线宽为1—8μm的微米结构．实验结果表明：微米结构线宽随收集板速度和PEO溶液浓度的变大而变大；直写工作电压随收集板运动速度的变大而减小，随电极至收集板距离的增加而变大．协调电极与收集板运动速度，平行直写微米结构间距可控制在100-180μm之间．

近场静电纺丝技术用于生物学领域的研究进展

近场静电纺丝技术是改进传统静电纺丝的参数为低电压和近接收距离的纺丝技术,实现可控走向纤维的制备,三维层叠的支架制备,在多个领域具有较高的应用价值。本文就近场静电纺丝技术的提出与发展、相关参数的控制、三维支架的制备及生物学领域应用方面进行综述。

低压近场静电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列的制备及压力传感性（英文）

利用低压近场静电纺丝技术制备了ZnO/PVDF(聚二偏氟乙烯)微米纤维平行阵列,通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对ZnO/PVDF微米纤维进行了表征.该复合纤维的平均直径约为40μm.EDS分析测试证明ZnO纳米颗粒已经掺杂进入了平行微米纤维中.压电性能和电学性能测试结果表明,ZnO/PVDF微米纤维阵列的压电性能增强.研究结果表明,近场电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列在压电型压力传感器和纳米发电机领域具有潜在的应用价值.

近场静电纺丝制备P(VDF-TrFE)压电纤维

采用近场静电纺丝法制备了P(VDF-TrFE)(聚偏氟乙烯PVDF和三氟乙烯TrFE的共聚物)压电纤维,研究了不同的电纺工艺参数对纤维直径和形貌的影响。结果表明,近场静电纺丝法的工艺参数对纤维形貌特征有决定性影响。其中,P(VDF-TrFE)电纺溶液的质量浓度对纤维的形成起决定性因素,当P(VDF-TrFE)电纺溶液质量比小于12%时,液滴下落过程中溶液中的溶剂挥发速度不够,导致电纺工作时溶液沉积到衬底前无法呈纤维状;在合适的驱动电压范围内,施加的电压越大,纤维直径越细;同样,采集器的移动速度越快,纤维的直径越细;电纺获得的P(VDF-TrFE)纤维直径可达(0.7~12)μm。此外,根据P(VDF-TrFE)自身的压电特性,给以纤维一定的弯曲形变,测试了电纺丝法制备的P(VDF-TrFE)纤维是否产生极化。实验结果表明,原位制备的纤维未能表现出明显的压电性。

基于多层熔体近场静电纺丝制作具有高深宽比的微通道

微通道是微流控芯片的核心,典型微通道加工方法难以获得高的深宽比。本文提供一种具有高深宽比的制作方法:多层熔体近场静电纺丝。基于多层熔体近场静电纺丝得到的多层微米纤维制可作为具有高深宽比的PDMS微通道的模具。有两个关键问题:(1)设计合适微通道结构;(2)利用熔体近场电纺技术直接沉积微米多层近场电纺PCL纤维模具的参数。在本文中提出了一种极小CAD轨迹法来解决复杂微通道的设计,低加热温度,小接收距离,慢速度来解决纤维堆积过程中不均匀及重复性差的问题。

基于近场熔体静电纺丝PCR微流控芯片的构建与应用

本文介绍了一种利用近场熔体静电纺丝直写技术制作PCR(聚合酶链反应,英文全称为:Polymerase chain reaction)微流控芯片的工艺。本文先介绍了利用近场熔体静电纺丝直写技术在导电玻璃上面制作PCL纤维的过程,再介绍了PCR微流控芯片的内部结构设计,接着就介绍了PCL纤维的热处理工艺以及芯片的制作方法,最后介绍了DNA提取与应用PCR微流控芯片验证PCR实验的效果。

熔体近场直写轴向压弯模型构建与仿真分析

蜿蜒纤维具有超弹性、高延展、各向异性等特点,为方便蜿蜒纤维的制造提出熔体近场直写结合轴向压弯效应制备蜿蜒结构的新方法。采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合对近场直写的电场大小、分布趋势进行模拟分析,以此为基础通过静电和固体力学耦合模拟电场对射流的轴向压弯效果,仿真结果显示电场对射流的蜿蜒屈曲起积极作用。最后通过双因素三水平实验获得不同形貌的蜿蜒沉积,证明该种方法可行。

电纺直写纳米纤维在图案化基底的定位沉积

为进一步提高单根电纺丝纳米纤维的定位沉积和形貌控制水平,基于近场静电纺丝技术,研究了单根直写纳米纤维在无图案硅基底的沉积行为;仿真分析了图案化硅基底上方的空间电场分布;采用图案化硅基底作为收集板,实验考察了微图案形状、收集运动速度等因素对单根纳米纤维定位沉积的影响规律。实验结果显示,电纺直写技术具有良好的定位精度,可将直径为100～800 nm的纳米纤维精确定位于直径仅为1.6μm的圆形微图案阵列上表面;收集板运动速度较小时,受电场力影响纳米纤维沉积轨迹将朝微图案偏移7μm;收集板运动速度进一步减小时,纳米纤维在基底微图案附近或上表面产生聚集;长条形微图案对纳米纤维沉积过程具有良好的引导与约束作用。得到的结果表明,基于近场静电纺丝的直写技术可较好地实现单根纳米纤维在图案化硅基底的精确定位沉积。

空间电场对单根纳米纤维沉积的影响分析

基于近场静电纺丝,分别讨论单根纳米纤维在平面硅片、图案化硅片基底上的沉积规律.当收集板运动速度大于纳米纤维喷射速度时,将获得直线状纳米纤维;而当收集板运动速度小于纳米纤维喷射速度,纳米纤维易受电场力和电荷排斥力的影响而产生弯曲鞭动,并缠绕成纳米纤维带或螺旋状结构.采用图案化硅基作为收集板时,电场分布发生变化,微结构表面电场强度大于其他区域.纳米纤维在微结构表面产生聚集,且微结构表面电场的增强也加快纳米纤维喷射速度.