熔融靜電紡絲是指在高壓電場(chǎng)下熔體射流冷卻固化成纖的過(guò)程,在二維圖案、三維結(jié)構(gòu)及功能器件的制備等方面具有重要的應(yīng)用,熔融靜電紡絲實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于其噴頭裝置的設(shè)計(jì)。本學(xué)位論文在充分調(diào)研熔融靜電紡絲噴頭裝置的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新型熔融靜電紡絲噴頭裝置,實(shí)現(xiàn)了熔融電紡纖維的可控制備,在此基礎(chǔ)上制備了復(fù)雜的二維圖案、三維結(jié)構(gòu)及有機(jī)薄膜晶體管,本論文的主要研究工作包括:（1）熔融靜電紡絲噴頭裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模優(yōu)化。通過(guò)常見(jiàn)聚合物熔融靜電紡絲需求分析,進(jìn)行了熔融靜電紡絲噴頭裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部件選型。為優(yōu)化裝置設(shè)計(jì)方案,建立了噴頭三維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模型,研究了噴頭部件材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)噴嘴出口穩(wěn)態(tài)溫度的影響。建立了噴頭靜電場(chǎng)仿真模型,模擬了噴嘴與基板間的場(chǎng)強(qiáng)分布。通過(guò)熱仿真和靜電場(chǎng)仿真分析證實(shí)了設(shè)計(jì)的熔融電紡絲噴頭結(jié)構(gòu)的合理性。（2）熔融靜電紡絲噴頭裝置溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。搭建了熔融靜電紡絲噴頭裝置的測(cè)試平臺(tái)。利用加熱裝置溫度控制儀表自整定功能,實(shí)現(xiàn)了溫度PID控制參數(shù)的快速選定。測(cè)試得到了不同加熱控制溫度下的噴嘴出口、料筒內(nèi)壁和側(cè)板外表面實(shí)際穩(wěn)態(tài)溫度,對(duì)比仿真結(jié)果,溫度實(shí)際測(cè)量結(jié)果趨近仿真值,證實(shí)了噴頭穩(wěn)態(tài)... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

熔融電紡絲加熱裝置

紡制備的用于組織工程的三維結(jié)構(gòu)。(a)熔融電紡 PCL 制備的三維管狀支架的三維網(wǎng)格支架要研究?jī)?nèi)容熔融靜電紡絲的優(yōu)勢(shì)及挑戰(zhàn)，對(duì)熔融電紡絲的噴頭設(shè)計(jì)及工藝應(yīng)組織結(jié)構(gòu)如圖 1-6 所示。緒論（第1章）熔融電紡絲噴頭裝置設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化（第2章）熔融電紡絲噴頭裝置溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第3章）熔融電紡絲直寫(xiě)工藝參數(shù)影響研究（第4章）熔融電紡絲直寫(xiě)圖案化應(yīng)用

側(cè)板由導(dǎo)熱系數(shù)低的材料組成，用以減少?lài)婎^的熱量散失，料筒用來(lái)和加熱熔體聚合物；由于熔融紡絲具有較高的打印分辨率，對(duì)材料的用量要求低，題設(shè)計(jì)的熔融電紡絲噴頭料筒體積為 3ml，滿(mǎn)足熔融電紡絲工藝實(shí)驗(yàn)熔體材料用量。因采用了電直加熱且電壓正接的方式，為了避免加熱部件同高壓電極之間的電擊本課題組的噴頭裝置在料筒外設(shè)計(jì)了一絕緣管部件。噴嘴部件直接通過(guò)魯爾接口與連接，噴嘴作為紡絲的噴絲頭與高壓電源的正接相連。由于熔體紡絲聚合物粘度一高，且紡絲噴嘴直徑較小，第一滴熔體液滴的產(chǎn)生需要較大的氣壓，此時(shí)極易造成與料筒連接部位的脫離，因此，本裝置中設(shè)計(jì)了噴嘴壓套元件用來(lái)防止紡絲過(guò)程中元件的脫離。溫度傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)加熱的溫度，安裝到加熱塊對(duì)應(yīng)的安裝孔中。加、絕緣管和料筒一起作為噴頭加熱的傳熱介質(zhì)實(shí)現(xiàn)料筒中熔體聚合物的加熱。加熱為直接的加熱元件，安裝到加熱塊對(duì)應(yīng)的安裝孔中。噴嘴設(shè)計(jì)成具有錐形面過(guò)渡的結(jié)構(gòu)。加熱部件中的外圍溫控儀表與加熱棒、溫度傳感器一起組成溫度 PID 閉環(huán)控節(jié)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熔融靜電紡PCL自粘結(jié)超細(xì)纖維的制備[J]. 王宏,徐陽(yáng),聶清欣,李莘,魏取福.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(02)
[2]熔體靜電紡絲研究進(jìn)展[J]. 王肖娜,李莘,王宏,徐陽(yáng),魏取福.  高分子通報(bào). 2013(07)
[3]MELT-ELECTROSPINNING OF PMMA[J]. 黃爭(zhēng)鳴.  Chinese Journal of Polymer Science. 2010(01)

碩士論文
[1]基于電流體直寫(xiě)掩膜的晶體管制備與表征[D]. 江海霞.華中科技大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3032155