電流體動力學（EHD）非接觸直寫是新一代噴墨打印技術，具有超高分辨率和與高粘性油墨的良好兼容性。另一方面，靜電紡絲是一種廣泛使用的制造納米纖維的方法，但其在生產柔性電子器件的圖案化結構時有局限性。EHD技術可以實現在剛性或柔性表面上大規模、實時和單獨控制的定向納米纖維沉積。在EHD工藝中使用電場來產生形狀穩定的液滴。它可以用于制造尺寸從幾微米到幾十納米不等的纖維，并且具有明顯優于傳統噴墨打印的分辨率。

據麥姆斯咨詢報道，近日，伊朗德黑蘭大學（University of Tehran）的研究人員探索了利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）聚合物制造單取向纖維的非接觸直寫方法。研究表明，借助于這種方法，可以以可控的方式制造具有設計結構的納米纖維。目前正在研究這種類型的納米纖維，目的是將其用于一氧化碳（CO）氣體傳感器。相關研究成果以“Fabrication and verification of a single aligned nanofibre gas sensor based on non-contact direct writing method”為題發表在Electronics Letters期刊上。

制造裝置包括一個3D打印機、一個高壓電源和一個注射泵。直徑達3 μm的四異丙醇/聚乙烯吡咯烷酮（TTIP/PVP）纖維是通過高壓直流（HVDC）電場靜電紡絲制成的。

隨著電壓的增加，纖維被拉伸并延伸到基底的邊緣，從而形成彎曲的納米纖維結構，但控制這些彎曲的結構并不容易。纖維的曲率隨著施加電壓的增加而增加，這與理論預測一致。此外，適當的熱處理和將樣品放入爐中可以提高纖維的有序度并減小纖維的尺寸。纖維在放入爐前直徑約為3 μm，在500℃熱處理后直徑約為200 nm。

通過非接觸直寫方法獲得的熱處理前的單根TTIP/PVP纖維的顯微圖像

通過非接觸直寫方法獲得的熱處理后的單根納米纖維的場發射掃描電子顯微鏡（FESEM）圖像

研究人員還設計了一種能夠在室溫下工作的氣體傳感器。結果表明，該傳感器在室溫下對CO氣體具有高靈敏度響應，閾值為30 ppb。此外，還介紹了一種基于蒙特卡羅（Monte Carlo）方法的仿真技術。結果表明，該仿真方法與實驗結果相吻合，具有合理的精度，在30 ppb CO氣體中得到的實驗結果與模擬數據的相關系數約為0.934。

CO氣體濃度為30 ppb時實驗結果與模擬數據的比較

總而言之，研究人員探究了用于制造納米纖維的非接觸直寫方法，該方法可控并可設計用于氣體傳感器應用。研究人員討論了制造直徑約為200 nm的單根納米纖維的設置條件。他們還使用蒙特卡羅方法對納米纖維進行模擬。結果表明，實驗結果和模擬數據之間的相關系數約為0.934。

審核編輯：劉清