碳纳米管具有可以吸附氢气等优良性能,受到人们的关注,碳纳米管纤维是由沿轴向排列的纳米碳纳米管构成的宏观纤维材料,其微观结构类似于由无数细丝组成的棉线。传统的收集方法为缠绕法,电机带动缠绕轴在纤维区域内旋转,将纤维缠绕在转轴上。本文从高温气相反应合成碳纳米管纤维实验需求出发,全面考察并分析碳纳米管纤维产生与纺出的工艺过程,发现原来的机械缠绕装置纺出的纤维容易粘结,无法将碳纳米管纤维分开,影响制备效果。本文采用TRIZ理论,分析原设备工作过程中存在的技术冲突和物理冲突,指出原装置主要存在的问题,即:(1)纤维不能充分缠绕;(2)缠绕不规则;(3)速度调节能力较差;(4)不便观察和控制。在对原机构进行系统分析基础上,根据实际需要,本文应用TRIZ理论对碳纳米管纤维纺丝机创新设计。把原来的缠绕电机作为一整体部分,增设一个使其公转的机构,被缠绕的纤维就获得两种转动,犹如被纺的棉线,形成规律的线陀。机构反向运动,可使该线陀能沿缠绕方向反向解开,从而实现稳定制备连续碳纳米管纤维的目的。本研究工作利用TRIZ的分析工具和知识库工具,进行了碳纳米纤维纺丝机的创新设计,缩短了新产品开发周期,降低了开发成本,提高了设计水平,为其他机械产品的创新设计提供了一个思路。