伊朗研究人員探究利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）聚合物制造單取向纖維的非接觸直寫方法

伊朗德黑蘭大學（University of Tehran）的研究人員探索了利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）聚合物制造單取向纖維的非接觸直寫方法。借助于這種方法，可以可控的方式制造具有設(shè)計結(jié)構(gòu)的納米纖維。目前正在研究這種類型的納米纖維，目的是將其用于一氧化碳（CO）氣體傳感器。2023 年8 月30日，相關(guān)研究成果以“Fabrication and verification of a single aligned nanofibre gas sensor based on non-contact direct writing method”為題發(fā)表在Electronics Letters 期刊上。

制造裝置主要包括：1 個3D 打印機、1 個高壓電源和1 個注射泵。直徑為3 μm 的四異丙醇/聚乙烯吡咯烷酮（TTIP/PVP）纖維是通過高壓直流（HVDC）電場靜電紡絲制成的。隨著電壓的增加，纖維被拉伸并延伸到基底的邊緣，從而形成彎曲的納米纖維結(jié)構(gòu)，但控制這些彎曲的結(jié)構(gòu)并不容易。纖維的曲率隨著施加電壓的增加而增加，這與理論預測一致。此外，適當?shù)臒崽幚砗蛯悠贩湃霠t中可以提高纖維的有序度并減小纖維的尺寸。纖維在放入爐前直徑約為3 μm，在500℃熱處理后直徑約為200 nm。

研究人員還設(shè)計了一種能夠在室溫下工作的氣體傳感器。結(jié)果表明，該傳感器在室溫下對CO 氣體具有高靈敏度響應，閾值為30×10-9。此外，還介紹了一種基于蒙特卡羅（Monte Carlo）方法的仿真技術(shù)。結(jié)果表明，該仿真方法與實驗結(jié)果相吻合，具有合理的精度，在30×10-9CO 氣體中得到的實驗結(jié)果與模擬數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)約為0.934。