随着功能性涂层在新兴行业如太阳能电池、燃料电池、柔性导电涂层、燃料电池电极涂层、OLED发光面板和柔性显示屏等的大力发展,对于功能性涂层制备技术要求也越来越高,与传统的压力喷涂和静电喷涂相比,压电喷涂法制备涂层可以有效的提高涂层制备的均匀性和制备效率,为涂层制备技术的进一步发展提供了关键性的推动作用。对于压电喷涂技术的研究主要是对于压电喷头关键部件和涂层制备系统的研究。该课题得到了国家自然科学基金“跨尺度纳米操作机驱动机理及自动化操作方法研究”(项目编号为61774107)的资助。本文首先对压电喷头核心部分的结构设计和理论计算,为克服高频压电喷头存在的雾化量小、可靠性差和低频压电喷头存在的喷雾粒径较大、雾化不均匀等方面的问题,本文拟设计一种新型压电雾化喷头。该喷头变幅杆设计为放大系数大和应力集中较小的阶梯复合型变幅杆,为了实现雾化量大、雾化液滴粒径小的性能,压电喷头的设计频率为100KHz左右。其次,根据压电喷头所要达到的雾化性能,进行结构设计和仿真优化,可以确定压电喷头的整体结构和各个部件的尺寸。建立喷头的理论模型,进行仿真优化,由模态分析结果可知喷头的固有频率为104502Hz,与设计频率误差在5%以内。对喷头进行谐响应分析,当喷头所加频率与其固有频率一致达到共振时喷头的振幅为4.68μm,能够达到雾化要求。本文设计的扇形气喷嘴喷雾角达到了 85°左右,可以明显的提高雾液的分散性和雾化效果。再次,对设计的压电喷头进行性能测试。首先通过理论计算和实际样机测试可以确定最佳的预应力范围。然后是压电喷头和电源的匹配测试,当电源的功率为1.2W时喷头可以达到较好的雾化效果。雾化粒径测试说明该压电喷头的平均粒径在22μm符合理论设计要求,其中10μm～30μm之间的雾滴所占的比例为75.08%,说明该喷头的雾化性能较好。流量测试说明液体流量控制在0.3ml/min～1.0ml/min之间时喷头雾化效果较好。最后,使用该压电喷头制备功能性涂层。本文使用该喷头来制备柔性石墨烯导电涂层和疏水涂层。通过调节喷头的各项参数来制备不同厚度的石墨烯涂层,并通过实验来说明喷涂石墨烯涂层的层数与涂层厚度、方阻和透光性之间的关系。使用压电喷涂在纺织物上制备疏水性涂层疏水角达到150°左右,说明该涂层具有较好的疏水和自清洁效果,通过耐磨性的测试说明使用该喷头制备的疏水涂层有很好的附着性。