微纳3D打印发展至今,在技术上已经取得了不少的突破和进展,尤其是柔性电子、微传感器、微流控芯片等微纳米器件具有巨大的发展潜力。微纳3D打印是快速成型制造的发展前沿。本课题提出了一种基于近场电纺直写的微纳3D打印新工艺,并自行搭建了近场直写的静电纺丝平台。近场静电纺丝技术通过减小纺丝距离从而降低纺丝电压,不仅可以减少能耗,也有效地解决了传统远场静电纺丝过程的高电压不安全性、沉积成形效果不稳定等问题。但是距离短、电压低也会带来沉积图案的精度低、成形效果不好等一系列问题。本文针对近场静电纺丝技术现存的问题,主要的研究工作和结论可以归纳一下几点:(1)高精度的设备是进行近场静电纺丝技术研究的基础,根据课题的需要,自主搭建了一套静电纺丝设备,设计开发各个子系统,包括三轴运动系统、成形环境系统、材料输送系统和数控系统,搭建了完整的电纺平台。(2)理论分析了电场在静电纺丝中的作用,利用Ansoft maxwell软件进行了单个喷头模式的电场仿真。这样可以直观且快捷地模拟出理想情况下的电场分布情况,得到的结果是:垂直向下的喷头左右两侧分布的电场电势和电场强度是均匀的,电场方向是朝着收集板所在位置发射,喷头表面电势最大,喷头最大电场强度位置位于喷头口处,方向垂直收集板向下。(3)针对基板速度、工作电压、工作距离、运动突变等因素对近场电纺纤维丝的成形的影响。总结出了比较好的近场电纺丝直写工艺:浓度在10%的PVA溶液,工作电压在2kV,基板速度150mm/s,喷头到基板间距2mm。基于单层纤维丝图案的沉积规律来实现多层纤维丝沉积图案化,还对多层图案化精确沉积的实现进行探讨。通过初步研究,加深了对近场直写静电纺丝的认识,初步掌握了电纺直写的工艺参数,为后续通过电纺工艺来完成3D打印微纳米器件等研究提供了实验基础。