随着纳米科技的飞速发展,纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点,并在电子、机械、生物医学、化工、纺织等产业领域得到一定的应用。而静电纺丝技术是当今制备纳米纤维最简单有效的一种方法,所产生的纳米纤维具有众多优点,是未来发展的前景。但在传统的多针头电纺工艺过程中,由于高压电场的引入,使聚合物溶液粘度和表面张力有所改变,导致聚合物溶液射流在电场、力场和流场的共同作用下发生螺旋形式的不稳定鞭动运动。进而,由于多针头间电场存在强烈的相互干扰作用,使呈不稳定鞭动运动的射流出现多股并丝现象,严重影响纳米纤维沉积的均匀性和质量。本文中通过改变多针头排布的方式来改变针头处电场均匀性,进而通过均匀电场来抑制射流不稳定鞭动,以期提高电纺纳米纤维的质量。本课题研究内容主要包括三部分:首先,通过COMSOL Multiphysics 5.0建立多针头静电纺丝模型并对其工作电场进行有限元分析,提出一种解决电场分布不均匀的针头排布法:以五针头为例,使其呈线性凸弧形的几何方式排布并应用该法优化电场,以实现针头处电场均匀分布;而后搭建多针头电纺装置,应用松下可编程控制器(FP-XH C60T)对电纺装置自动控制,实现实验参数可实时调控,包括:注射器进给速度可调、电纺装置水平往复运动速度可调。通过汇川触摸屏IT5070T进行上位机控制,实现实验参数的可视化;最后,在理论分析的基础上通过实验验证凸弧形排布的多针头电纺装置在实际工作中的效果。通过建模和仿真发现:呈线性凸弧形方式排布的多针头能降低边缘针头的场强且有利于改善针头处电场分布的均匀性。对设计的高压静电纺丝装置进行测试和调试,系统能够实现预期的功能且工作稳定。在五针头上应用线性凸弧型排布法,以PEO为实验原料进行实验。实验结果表明:对针头应用新的排布方法后,针头处聚合物射流的不稳定鞭动现象被明显抑制,收集器上沉积的纳米纤维均匀度有所提高。