伊朗研究人员探究利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）聚合物制造单取向纤维的非接触直写方法

伊朗德黑兰大学（University of Tehran）的研究人员探索了利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）聚合物制造单取向纤维的非接触直写方法。借助于这种方法，可以可控的方式制造具有设计结构的纳米纤维。目前正在研究这种类型的纳米纤维，目的是将其用于一氧化碳（CO）气体传感器。2023 年8 月30日，相关研究成果以“Fabrication and verification of a single aligned nanofibre gas sensor based on non-contact direct writing method”为题发表在Electronics Letters 期刊上。

制造装置主要包括：1 个3D 打印机、1 个高压电源和1 个注射泵。直径为3 μm 的四异丙醇/聚乙烯吡咯烷酮（TTIP/PVP）纤维是通过高压直流（HVDC）电场静电纺丝制成的。随着电压的增加，纤维被拉伸并延伸到基底的边缘，从而形成弯曲的纳米纤维结构，但控制这些弯曲的结构并不容易。纤维的曲率随着施加电压的增加而增加，这与理论预测一致。此外，适当的热处理和将样品放入炉中可以提高纤维的有序度并减小纤维的尺寸。纤维在放入炉前直径约为3 μm，在500℃热处理后直径约为200 nm。

研究人员还设计了一种能够在室温下工作的气体传感器。结果表明，该传感器在室温下对CO 气体具有高灵敏度响应，阈值为30×10-9。此外，还介绍了一种基于蒙特卡罗（Monte Carlo）方法的仿真技术。结果表明，该仿真方法与实验结果相吻合，具有合理的精度，在30×10-9CO 气体中得到的实验结果与模拟数据的相关系数约为0.934。