相对于传统的静电纺丝,近场静电纺丝能实现对纺丝纤维沉积位置的准确控制,纺丝纤维直径可从数十纳米到数十微米进行调控,具有大的比表面积,特殊的力学、电学以及生物学特性,在微纳米技术以及生物医疗等领域具有广阔的应用前景。论文基于电液动力学,分析了射流在喷射成形以及稳定运动区域的电学和力学特征,基于厄恩肖理论与弹簧-阻尼模型,深入分析了射流产生不稳定的主要原因;搭建了近场静电纺丝实验平台,研究了多种聚合物纺丝溶液的最优配方,制备了有序排布的纺丝纤维结构与多种形状可控的纺丝纤维图案,探索了近场静电纺丝的工艺参数对纺丝纤维的形貌与直径的影响,讨论了造成近场静电纺丝纤维沉积误差的主要原因,提出了一种“自对准”的三维近场静电纺丝方法,成功实现了纺丝纤维的一致性重复堆叠,制备出了多种结构可控、高深宽比的三维微结构,讨论了该方法的控制精度;同时开展了基于近场静电纺丝制备的PVDF纺丝纤维结构的应用技术研究。论文主要工作是:(1)介绍并分析了近场静电纺丝技术的国内外研究现状及发展趋势,针对近场静电纺丝技术存在的相关科学与技术问题,确定了论文的研究目标、研究内容以及实施的技术路线;(2)针对近场静电纺丝过程,基于电液动力学,分析了射流在喷射成形以及稳定运动区域的电学和力学特征,如射流喷射的临界条件,射流稳定运动区域的电势及电场分布等,基于厄恩肖理论与弹簧-阻尼模型,深入分析了射流产生不稳定的主要原因,建立了运动方程;(3)搭建了近场静电纺丝实验平台,开展基于PEO、PVDF以及PVP聚合物材料的近场静电纺丝实验研究,研究了上述聚合物材料的最优纺丝溶液配方,制备了有序排布的纺丝纤维结构以及形状可控的纺丝纤维图案,探索了近场静电纺丝工艺参数对纺丝纤维形貌和直径的影响,讨论了造成近场静电纺丝纤维沉积误差的主要原因,提出了一种“自对准”的三维近场静电纺丝方法并搭建了实验平台,成功实现了纺丝纤维的一致性重复堆叠,制备了多种结构可控、高深宽比的三维微结构,研究了工艺参数对三维纺丝结构的整体形貌与结构尺寸的影响,讨论了该三维制备方法的控制精度;(4)基于近场静电纺丝,开展PVDF的单根纺丝纤维、纺丝纤维阵列以及三维网格结构在能量收集、透明电极以及超级电容器的应用研究,研制出了原理样机,完成了性能测试与分析。