전기방사 직필 기술은 미세 및 나노 구조를 한 번에 효율적으로 성형할 수 있으며, 미세/나노 센서, 유연 전자 등 분야에서 널리 활용된다. 그러나 전기방사 직필의 하전 제트는 전하 간섭에 취약하여 스프레이되는 미세/나노 구조의 안정성, 균일성 및 위치 정확도 향상을 제한하며, 이는 마이크로정밀 시스템 통합 제조의 주요 도전 과제이다. 본 논문에서는 보조 바늘을 도입하여 집속 전기장을 구축함으로써 하전 제트의 간섭 저항성을 향상시키고, 집속 전기장 하에서의 증착 및 스프레이 동작을 연구하였다. 실험 결과, 집속 전기장 전기방사가 나노 섬유의 균일한 증착에 도움을 주며, 수집판 이동 속도 20 mm/s 조건에서 나선형 없는 직필 미세/나노 구조체를 얻을 수 있음을 보였다. 보조 바늘 도입으로 직필 미세/나노 구조체의 평균 직경이 4.84 μm에서 2.85 μm로 감소하였고, 직경 표준편차는 2.03 μm에서 1.17 μm로 줄었다. 정밀 운동 플랫폼과 함께 교차 격자 무늬를 성공적으로 스프레이할 수 있었으며, 격자 평균 크기와 설정 크기 오차는 단지 0.4%에 불과하다; 복잡한 배지 패턴과 봉황꽃 패턴 제작을 완료하였고, 증착 형태가 완전하며 섬유가 부드럽고 연속적이다. 집속 전기장은 하전 제트 스프레이의 제어성을 대폭 향상시켜 전기방사 직필 기술의 보급 및 응용에 중요한 의미를 가진다.

전기방사 직필; 전기장 집속; 보조 바늘; 패턴화 스프레이