有序纳米纤维材料因其具有独特的光、电、磁等性能,在光电子器件、生物医学等领域具有广阔的应用前景,近几年来成为科学研究的热点。静电纺丝技术因其具有能耗低,设备简单,工艺条件的模型,已经成为了制备纳米纤维的主要方法之一,然而,在静电纺丝过程中,射流的不稳定运动导致了沉积在收集板上的纳米纤维是随机排列的,从而限制了纳米纤维膜的应用领域,例如,对齐纤维能够提高纤维复合材料的机械性能;在制造电子和电子器件的时候,往往需要高度有序的结构;排列有序的纤维也可以在组织工程中应用。因此采用静电纺丝技术制备高度有序和可控的纳米纤维膜成为了这个领域的热点。本文结合了平行电极法和附加圆环电极法的优点,设计出了附加圆环的平行电极静电纺丝装置,从而制备出了高度有序和可控的纳米纤维膜。为了优化改造此装置和获得最优的纺丝工艺参数,本文研究了静电纺有序纳米纤维的制备机理,并通过调节纺丝工艺参数来制备有序纳米纤维,并对制备的纳米纤维膜做了性能测试、表征和比较,给有序纳米纤维的可控制备提供了实验和理论依据。本文首先针对静电纺丝过程不稳定的运动现象,提出了用带有同种电荷的导电圆环控制射流的运动轨迹,并对其进行了理论分析,发现附加带电圆环后,射流的喷射范围、摆动幅度明显小于未附加带电圆环的射流喷射范围与摆动幅度,同时所制备的纳米纤维的直径减小、均匀性提高。为了探索出最优的纺丝工艺参数,本文通过调节不同的纺丝参数来制备纳米纤维。结果发现:当聚丙烯腈聚合物(PAN)的浓度控制在10%,圆环电压为5kv,纺丝电压为15kv,纺丝距离为15cm时,能制备出表面光滑、连续、有序性能相对最好的纳米纤维。接着,为了提高纳米纤维的力学性能,本文对制得的纳米纤维进行了热拉伸后处理,研究了热拉伸对纳米纤维有序性、结晶度、放热峰和力学性能的影响。发现纳米纤维经过热处理后,排列更加致密,乱丝减少,其取向性也得到一定程度的提高;当纳米纤维经过热拉伸后,在2θ≈170处衍射峰强度变化比较明显,并且在2θ≈290处衍射峰稍有变化,即热拉伸能提高纳米纤维的结晶度;并通过DSC测试发现,热拉伸能减小纳米纤维的放热峰温度;由此得知热拉伸使PAN大分子微晶以及其它结构单元沿纳米纤维轴向发生了改变,改变了纳米纤维的超分子结构,提高了纳米纤维的结晶度和取向性,从而改善了纳米纤维的断裂强度,增大了纳米纤维的刚性。最后,本文讨论了添加剂(MWCNTs与Na Cl)对纳米纤维有序性、表面形态和力学性能的影响。发现加入适当的添加剂后仍然能够制备有序纳米纤维,然而添加剂的加入在一定程度上影响了纳米纤维的表面形态与其性能,并且不同性质的添加剂对纳米纤维的性能影响不同。加入MWCNTs后,MWCNTs极易在溶液中发生团聚现象,随着MWCNTs含量的增加,纳米纤维的表面不光滑,纤维直径呈现增大趋势,且获得的MWCNTs/PAN膜的断裂强度出现先上升后下降的趋势,但是断裂伸长率有持续下降的趋势,当含量达到1.5%时,纳米纤维的断裂强度达到最大;加入Na Cl后,Na Cl/PAN溶液的导电性能增加,当Na Cl含量为5%时,Na Cl在PAN溶液中分散比较均匀,随着Na Cl含量的增加,纳米纤维的直径出现先增大后减小的趋势,其断裂强力和断裂伸长率则均呈现下降趋势。