开题报告最终版

北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告班级：机械1203班学号：2012013091北京化工大学毕业设计（论文）开题报告论文题目：周期变化电场对熔体静电纺丝纤维的影响研究学院名称：机电工程学院专业：机械工程及其自动化学生姓名：黄丽冰导师姓名：刘勇开题日期：2016.3.8考核成绩审核小组成员以及职称姓名职称开题报告一、题目背景和意义纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法。从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。范曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求?他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”随着纳米科技的飞速发展，纳米纤维技术已经成为现代科学的重点研究方向，纳米纤维也已经广泛应用在机械、医疗、化工、电子等产业领域，而纳米复合材料由于其多功能性被大量应用于汽车和航空工业中[1]。有科学家预言,在21世纪纳米材料将是“最有前途的材料”,纳米技术甚至会超过计算机和基因学,成为“决定性技术”。国际纳米结构材料会议于1992年开始召开(两年一届),并且目前已有数种与纳米材料密切相关的国际期刊。德国科学技术部预测到2010年纳米技术市场为14400亿美元,美国政府自2000年克林顿总统启动国家纳米计划以来,已经为纳米技术投资了大约20亿美元。同时,欧盟在2002～2006年期间将向纳米技术投资10多亿美元。日本2002年的纳米技术开支已经从1997年的1.20亿美元提高到7.50亿美元。制造纳米纤维的方法有很多，包括复合纺丝法，生物合成法，化学纺丝法，静电纺丝法等[2]。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。静电纺丝技术是得到纳米纤维最重要的基本方法。该技术生产高性能聚合物纳米纤维的工艺流程简单，能普遍适用于现有的聚合物和生物高分子溶液或熔体。“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”或更早一些的“electrostaticspinning”，国内一般简称为“静电纺”、“电纺”等。1934年，Formalas发明了用静电力制备聚合物纤维的实验装置并申请了专利，其专利公布了聚合物溶液如何在电极间形成射流，这是首次详细描述利用高压静电来制备纤维装置的专利，被公认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。但是，从科学基础来看，这一发明可视为静电雾化或电喷的一种特例，其概念可以追溯到1745年。静电雾化与转鼓作为接收装置，并得到更为有序的纤维，但其有序程度会随纤维厚度的增加而减小。E.Zussman[19]等人设计了旋转圆盘接收装置，该装置由绕y轴旋转的圆盘和铝制方块组成。该接收装置大大地改善和提高了纤维排列的规整程度。这些研究成果都是通过改变接收板的形状来改变边际电荷和电场的分布，从而获得定向沉积的纳米纤维。越来越多的国内外学者通过实验证实，通过对静电纺丝接收装置的改进是制备取向性更高的纳米纤维的有效途径[20]。随着技术的不断提高，各国的学者不断着手对静电纺丝接收装置进行研究，但是仍然存在着这类或那类的问题。而本课题的目的在于通过改变接收装置的形状及大小，利用旋转的接收装置的形状，改变纺丝过程中接收装置与喷头的距离不同，来实现电场的周期变化，考察周期变化电场对纤维直径、性能的影响。三、主要内容与待解决的问题（1）查阅中英文资料，完成一篇文献综述，同时选取其中一篇具有代表性的英文文献翻译成汉语；（2）通过查阅书籍、期刊杂志、专利等资料了解国内外静电纺丝接收装置装置的发展现状，掌握各种方案及实施方法的特点和要点，进行分析、设计、比较，确定利用静电纺丝接收装置产生周期变化电场来进行静电纺丝的总体实验方案；（3）查阅机械设计等各项手册，按标准设计并用CAD/CAXA绘制出静电纺丝装置的装配二维图纸（A1图纸）；(4)进行电纺丝实验，用扫描电子显微镜（SEM）来观察纤维的直径和排列有序性并进行分析；(5)把整个实验过程的现象及分析（包括进行熔体静电纺丝的工艺条件，实验方案对比、变量控制，实验结果分析等）整理规整，撰写成实验报告书。四、设计方法和实施方案首先通过将所学的基础知识和专业知识，用CAD/CAXA画出二维的装配图，并且确定其材料；结合所查的中英文文献对静电纺丝接收装置进行全面的分析，通过和老师进行交流，确定好实验方案。其次运用文献资料等所提供的方法对所设计的接收装置进行控制变量实验，随后用扫描电子显微镜（SEM）来观察纤维的直径和排列有序性并进行分析；反复对接收装置的结构参数进行改进，将整个实验思路和实验过程整理撰写成设计说明书。五、进度计划设计（论文）各阶段名称起止日期1文献综述、文献翻译和开题报告2016.03.01——2016.03.122方案设计和选型计算2016.03.13——2016.03.263熔体静电纺丝装配二维图纸设计，中期检查2016.03.27——2016.04.164进行电纺丝实验，用SEM观察纺出纤维并分析2016.04.17——2016.05.185撰写实验报告书及答辩准备2016.05-19——2016.06.06六、参考文献[1]MehrdadN.GhasemiNejhad,Multifunctionalhierarchicalnanocompositelaminatesforautomotive/aerospaceapplications[D].Honolulu:UniversityofHawaiiatManoa,2015.[2]王时博，纳米纤维的技术发展和应用[D].江苏：江南大学，2011.[3]刘太奇，许远秦，操彬彬，陈曦，熔体静电纺丝及其装置的研究进展[J].新技术新工艺，2009，（12）：93-96.[4]戴丽琴，张如全，静电纺丝技术的应用与发展趋势[J].武汉纺织大学学报，2013，26（6）：37-41.[5]薛花，熊杰，李妮，刘冠峰，静电纺丝工艺与装置的研究进展[J].现代纺织技术，2010，（2）：48-54.[6]王晗，李文望，陈安，郑高峰，针对纳米纤维制备的静电纺丝技术研究进展[J].广东工业大学学报，2012，29（1）：78-82.[7]李新松，姚琛，静电纺丝——从无规纳米纤维膜到取向连续长纱[J].化学通报，2009，（7）：579-586.[8]叶春洪，戴红旗，静电纺丝纤维的研究及应用进展[J].纤维素科学与技术，2011，19（2）：76-82.[9]刘万军，靳向煜，静电纺丝非织造技术及其产业化现状[J].产业用纺织，2014，（1）：1-8.[10]庄昌明，静电纺丝接收装置对电场均匀性、纤维形态及接收的影响[D].上海：东华大学，2014.[11]王飞龙，邵珠帅，何钧，钱驰，汝长海，制备纳米纤维的静电纺丝接收器研究进展[J].纺织学报，2014，35（5）：149-156.[12]邵浩，张学斌，刘莎莎，丁云飞，许杰，陈凡燕，静电纺丝技术的应用及其发展前景[J].广州化学，2011，39（2）:42-49.[13]谢胜，曾泳春，电场分布对静电纺丝纤维直径的影响[J].东华大学学报，2011，37（6）：677-682.[14]HuangZM,ZhangYZ,KotakiM,etal.Areviewonpolymernanofibersbyelectrospinningandtheirapplicationsinnanocomposites[J].ComposSciTechnol,2003,.63(15):2223-2253.[15]RafiqueJ,YuJ,YUJL,etal.Electrospinninghighlyalignedlongpolymernanofibersonlargescalebyusingatipcollector[J].ApplphyLett,2007,91(6):63-126.[16]LiD,WangYL,XiaYN,Electrospinningofpolymerandceramicnanofibersasuniaxiallyalignedarrays[J].NanoLett,2003,3(8):1167-1171.[17]ChewSY,WenJ,YimEKFetal.Sustainedreleaseofproteinsfromelectrospunbiodegradablefibers[J].Biomacromolecules.2005,6(4):2017-2024.[18]KattaP,AlessandroM,RamsierRD,etal.ContinuousElectrospinningofAlignedPolymerNanofibersontoaWireDrumCollector[J].NanoLett,2004,4(11):2215-2218.[19]ZussamanE,ThcronA,YarinAL.Formationofnanofibercross-barsin