近場電紡納米纖維物理性能的誘變機制與行為規律

《近場電紡納米纖維物理性能的誘變機制與行為規律》是依託廈門大學，由王凌雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：近場電紡納米纖維物理性能的誘變機制與行為規律
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王凌雲
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

近場電紡技術兼具低成本可控直寫、製造過程中實現性能誘變的雙重優勢，將是實現極具前景的聚合物微納系統、柔性電子產業化製造的有效手段。揭示近場電紡微納結構物理性能的誘變機制和行為規律將為電紡微納結構性能調控奠定基礎。本項目針對近場電紡誘變機制與行為開展基礎研究，主要研究內容包括：近場電紡射流電場、流變、應力場及其演化行為的建模與仿真；電紡微納結構分子取向機制、行為規律；電紡微納結構物理性能誘變規律；微納結構物理性能測試系統的構建及性能測試等；以電紡PVDF壓電納米纖維為例，結合矽MEMS執行器，實現單根納米纖維與執行器的集成及分子取向、物理性能的測試。闡明近場電紡聚合物微納結構物理性能的誘變機制；揭示電紡過程分子取向的多場作用或其耦合作用的規律。構建微納結構的分子取向水平、巨觀物理性能與電紡電場、沉積間距、探針噴頭尺寸、射流速度等的關係。有利於聚合物電紡、多場耦合誘導行為等一類科學問題的認識。

結題摘要

可控、低成本製造聚合物一維微納結構，並在製造過程中誘導微納結構的性能增強是器件、材料、製造等領域研究者的共同追求。揭示近場電紡微納結構物理性能的誘變機制和行為規律是實現近場電紡技術套用於聚合物微納系統、柔性電子產業化製造的基礎。課題主要研究了對電紡過程中射流在多場耦合作用下的流變行為規律，掌握了不同參數對射流流速的影響；開展了電紡誘導PVDF微納纖維分子鏈取向機制及行為規律的研究，發現了電紡中的機械拉伸的作用是誘導形成β晶相，而電場所起的極化作用是使β晶相上的偶極發生統一取向，並使PVDF纖維具有出色的壓電效應的關鍵因素；電紡PVDF微納纖維，測試評價了電紡誘導相變水平及壓電效應水平；建立了壓電效應水平與電紡電場、沉積間距、探針噴頭尺寸、射流速度等的定量關係，發現電場的增大對PVDF壓電信號的增強影響最大；設計並製備了基於MEMS的感測器原理樣機，其靈敏度為2214.4mV/MPa（放大倍數20000），最優線性度為2.8%；開發了性能檢測模組，構建了可靠的性能測試系統和方法。本項目為近場電紡功能納米纖維在微納系統中的集成套用奠定技術基礎。