熔融静电纺丝是指在高压电场下熔体射流冷却固化成纤的过程,在二维图案、三维结构及功能器件的制备等方面具有重要的应用,熔融静电纺丝实现的关键在于其喷头装置的设计。本学位论文在充分调研熔融静电纺丝喷头装置的基础上,设计了一种新型熔融静电纺丝喷头装置,实现了熔融电纺纤维的可控制备,在此基础上制备了复杂的二维图案、三维结构及有机薄膜晶体管,本论文的主要研究工作包括:(1)熔融静电纺丝喷头装置结构设计与建模优化。通过常见聚合物熔融静电纺丝需求分析,进行了熔融静电纺丝喷头装置机械结构设计和部件选型。为优化装置设计方案,建立了喷头三维稳态热传导模型,研究了喷头部件材料参数和结构尺寸对喷嘴出口稳态温度的影响。建立了喷头静电场仿真模型,模拟了喷嘴与基板间的场强分布。通过热仿真和静电场仿真分析证实了设计的熔融电纺丝喷头结构的合理性。(2)熔融静电纺丝喷头装置温控系统设计。搭建了熔融静电纺丝喷头装置的测试平台。利用加热装置温度控制仪表自整定功能,实现了温度PID控制参数的快速选定。测试得到了不同加热控制温度下的喷嘴出口、料筒内壁和侧板外表面实际稳态温度,对比仿真结果,温度实际测量结果趋近仿真值,证实了喷头稳态热传导仿真分析的准确性。(3)熔融电纺直写聚己内酯纤维的工艺参数影响研究。在现有HEIJ-HII型多功能电流体喷印设备基础上,搭建了熔融静电纺丝工艺实验平台。系统研究了电压、温度、基板速度、气压、喷射高度等参数对熔融电纺直写聚己内酯纤维形貌及直径的影响规律,实现了可控的熔融电纺丝直写工艺。(4)复杂二维/三维图案结构及有机薄膜晶体管的熔融电纺制备应用实现。在熔融电纺直写聚己内酯纤维的工艺基础上,结合AutoCAD二次开发技术快速生成多重复杂图案路径,成功制备了定位性较好的复杂二维图案及三维结构,最后利用熔融电纺纤维作掩膜版制备了有机薄膜晶体管。