[发明专利]基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的装置及方法

权利要求书

1.基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的装置，其特征在于，包括注射装置、电源(5)、可编程三轴移动平台(6)、金属板(7)和纤维收集器(8)；

金属板(7)固定于可编程三轴移动平台(6)上，纤维收集器(8)设置于金属板(7)表面；

注射装置中装有前驱液(4)，注射装置具有用于输出前驱液(4)的纺丝针头(3)；

电源(5)的正极与纺丝针头(3)连接，电源(5)的负极与金属板(7)连接；

纺丝针头(3)设置于纤维收集器(8)的上方，纺丝针头(3)与金属板(7)之间形成静电场；在静电力作用下，纺丝针头(3)能够向纤维收集器(8)表面喷射纺丝纤维，使纺丝纤维沉积在纤维收集器(8)表面，纤维收集器(8)上已沉积纺丝纤维部位的电阻下降并吸引后续的纺丝纤维沉积在已沉积纺丝纤维(10)之上。

2.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的装置，其特征在于，纺丝针头(3)到纤维收集器(8)的表面的距离，或到已沉积纺丝纤维(10)的距离为0.5～3mm。

3.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的装置，其特征在于，所述电源(5)的工作电压为0.6～2kV，纺丝针头(3)与纤维收集器(8)之间形成的静电场能够使前驱液(4)从纺丝针头(3)喷射而出。

4.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的装置，其特征在于，所述注射装置包括注射器(1)和注射泵(2)，注射泵(2)与注射器(1)连接，纺丝针头(3)与注射器(1)连接，前驱液(4)装于注射泵(2)中。

5.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的装置，其特征在于，所述金属板(7)接地，所述纤维收集器(8)采用打印纸。

6.基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的装置进行，过程如下：

调控纺丝针头(3)出口的流量，使前驱液(4)在静电力作用下喷射形成纺丝纤维；

控制可编程三轴移动平台(6)的移动，使前驱液(4)在静电力作用下喷射形成的纺丝纤维进行一致性重复堆叠，形成压电聚合物MEMS结构。

7.根据权利要求6所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的方法，其特征在于，调纺丝针头(3)出口的流量为0.1～100mL/h。

8.根据权利要求6所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的方法，其特征在于，可编程三轴移动平台(6)在x-y平面内移动速度为10～100mm/s，在z轴方向的移动速度为0.1～100μm/s。

9.根据权利要求6所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的方法，其特征在于，所述前驱液(4)的制备过程如下：

将压电聚合物材料溶解于溶剂中，形成所述前驱液(4)；前驱液(4)中压电聚合物材料的质量百分数为5％～30％。

10.根据权利要求9所述的基于近场静电纺丝一步化工艺制备压电聚合物MEMS结构的方法，其特征在于，所述压电聚合物材料为聚偏氟乙烯、尼龙或偏氟乙烯—三氟乙烯共聚物；

当为聚偏氟乙烯时，溶剂采用质量比为1:1的丙酮与二甲基亚砜混合液；

当为尼龙时，溶剂采用质量比为3:1的甲酸与冰醋酸混合液；

当为偏氟乙烯—三氟乙烯共聚物时，溶剂采用纯二甲基甲酰胺。