静电纺技术是制备纳米纤维最重要的方法之一。通过静电纺制备的纳米纤维已经得到了广泛应用,但因其产量低,限制了它的使用和发展。为了提高静电纺纳米纤维的产量,本课题在研究传统静电纺制备纳米纤维成纱机理的基础上,提出了一种结合喷气静电纺丝原理和尘笼加捻技术制备纳米纤维成纱的新方法,并设计了一种能够批量化制备纳米纤维的静电纺丝及成纱装置;在此基础上,完成了相关实验验证及成纱工艺参数的分析研究。本课题是以国家自然科学基金项目—“喷气纺纳米纤维成纱机理与实验(项目编号:51203196)”为依托,通过对静电纺纳米纤维连续成纱进行研究,提出了一种新型的基于喷气静电纺丝原理和尘笼加捻纳米纤维成纱的方法。首先以静电纺丝的原理与机械设计学为基础,对喷气静电纺和尘笼加捻纳米纤维成纱机理进行了研究,通过这种方法不仅可以进一步精准的控制纳米纤维的运动轨迹,还可以提高纳米纤维产量并连续成纱;建立了成纱过程中聚合物射流在不同形态时的三维拉伸模型,并对其进行了力学性能分析。其次在此基础上,设计了一种新型的阶梯气流场辅助的多喷头静电纺丝装置,然后利用负压吸动效应原理设计出由双尘笼控制加捻的成纱装置,并对装置的关键零部件进行了校核与计算,通过Solidworks软件建立静电纺丝与成纱装置零部件的三维模型;利用有限元分析软件Ansys对成纱装置的关键零部件进行了静力结构分析与模态分析,研究其在工作过程中的固有频率、变形规律、以及应力和应变的分布情况,通过模态分析得到的固有频率与基频比较相差很大,很好的避开了其固有频率且静力分析结果表明尘笼支撑骨架的强度符合设计要求。然后根据本文成纱机理,利用设计的静电纺纱装置进行了相关实验验证。实验结果显示纳米纤维束的产量和直径随着纺丝电压和通气量的增加先增加后减小,并且当其它工艺参数一定时,溶液流量增加到一定值后,纤维束的产量和直径都基本不再变化;在一定范围内尘笼转速越高,纤维的排列紧密程度越大,纱线的直径越小,捻回角越大,拉伸强度和断裂伸长率也越大。结果表明本文提出的成纱方法及设计的装置不仅能连续制备加捻的纳米纤维纱线,且纱线的力学性能与产量都显著提高,实现了纳米纤维纱线的批量化生产。