近场直写静电纺丝电场仿真与路径规划分析

目的 由于在静电纺丝过程中射流的鞭动现象会严重影响纺丝的质量，无法实现图案的精准化沉积和高分辨率的喷墨打印，需要探究减小射流鞭动现象的方法。方法 首先采用 COMSOL Multiphysics 多物理耦合场有限元仿真软件，对纺丝过程中有无添加辅助电极情况下的电场场强大小和分布进行模拟分析，随后通过实验进行对比验证，并根据结果设计一套适用于近场直写微纳喷印的纤维薄膜打印数控系统，实现纳米纤维的重复沉积，进行纤维薄膜的打印。结果 实验采用质量分数为 8%的聚氧化乙烯（PEO）溶液作为纺丝溶液，注射器及喷丝针头容量为 2.5 mL，针头外径为 0.6 mm，长度为 12 mm，注射泵流量设置为 0.5 ？L/min，2 台高压电源设置的电压均为 1.01 kV。实验结果表明，未添加辅助电极时，纤维容易出现卷曲，而添加辅助电极后，纤维细直不卷曲。结论 利用平行辅助电极将工作电场集中在所需范围内，使电场尽可能实现垂直地从喷丝针头到接收基板，能有效减小纺丝射流的鞭动现象给稳定沉积带来的不良影响，可实现聚合物溶液高分辨率的喷墨印刷，能够实现图案的精准化沉积