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計結構的納米纖維。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構，但控制這些彎曲的結構并不容易。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，適當的熱處理和將樣品放入爐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。

研究人員還設計了一種能夠在室溫下工作的氣體傳感器。結果表明，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。結果表明，該仿真方法與實驗結果相吻合，具有合理的精度，在30×10-9CO 氣體中得到的實驗結果與模擬數據的相關系數約為0.934。