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基于熔体微分的纳米纤维捻线制备方法及实验研究的开题报告
一、研究背景
纳米纤维是指直径最小在100nm以下的纤维，由于其小直径和高比表面积，具有超强机械强度、超大比表面积、优异的光学、电学、磁学和化学性质等特点，被广泛应用于区域医学、高性能过滤、高效能的催化器、高覆盖率的电极材料、能量存储材料、敏感传感器等领域。现阶段纳米纤维原材料的大多数来自于聚合物、无机材料或孪生分子等，通过纳米纤维的捻合形成具有机械、光学、电学等性质的大量功能器件。捻合是将纳米纤维缠绕在一起的方法，常用的方法有高速旋转、拉伸、电纺织等。但是，这些方法大多数不能实现纳米纤维的长程有序排列，且捻合速度快，纳米纤维之间的交错程度不明显，形成的多数是短程的有序排列的纳米纤维，无法满足复杂功能设备的工程应用需要。
二、研究意义
为了解决上述问题，本研究采用熔体微分法进行纳米纤维捻线制备。该方法通过调节熔体在槽口内的流动速度和温度梯度，实现纳米纤维的长程有序排列。该方法能够制备出具备规则耦合力学行为的全程超长纳米纤维。从而让纳米纤维的功能性得到了充分发挥。
三、研究内容
本研究主要包括熔体微分捻线制备方法和实验研究两部分。
1.熔体微分捻线制备方法
该方法主要包括以下几个步骤：
（1）准备纳米纤维原料：采用高温或化学方法制备出的纳米材料。
（2）熔体溶液制备：将纳米原料加入溶剂中，制备熔体溶液。
（3）捻线设备制备：通过制备滑动槽和输送器的组合使纳米熔体流过槽口进入输送器，通过控制流动速度和温度梯度等参数，实现纳米纤维捻线排列。
（4）捻线性能测试：通过纳米纤维抗拉强度、电阻率、光学性能、形态学和讯号传递等性能测试，评估其性能表现。
2.实验研究
本研究将采用SEM扫描、TEM观察和机械性能测试等方法对制备的纳米纤维进行测试。
四、预期成果
（1）成功开发和优化熔体微分纳米纤维捻线制备方法。
（2）制备得到长程有序排列的全程超长纳米纤维。
（3）对纳米纤维的机械强度、电学性能、光学性能、形态学和讯号传递等性能进行测试和评估，证明其性能表现。
（4）为纳米器件的功能化设计与制备提供新的理论依据和技术手段。
五、拟定时间表
本研究计划在两年内完成，时间表如下：
（1）第一年：优化熔体微分捻线制备方法，并制备符合要求的纳米纤维。
（2）第二年：对制备的纳米纤维进行实验研究，完成实验数据的整理和分析，撰写毕业论文。
六、参考文献
[1]杨力，李伟，苏严，等.纳米纤维捻合研究现状[C].兵器材料科学与工程，2017:168-174.
[2]邓大鹏.纤维晶体材料的熔体微分控制制备[J].科学技术与工程，2017(17):31-34.
[3]ZhengM,WuY,GuoY,etal.Thincompositefiberswithanorderedarrangementofcarbonnanotubes[C].Science,2011,332(6029):322-326.