[发明专利]一种人工智能型静电纺丝仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝装置，特别是涉及一种有限控制不定性因素在收集纳米纤维上有着绝对优势的静电纺丝仪。

技术背景

近年来，通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料已经成为世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝技术以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控性等优点，成为了有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。当下，静电纺丝技术已经制备出了种类丰富的纳米纤维，包括有机纳米纤维、无机纳米纤维和有机/无机复合纳米纤维。

“静电纺丝”一词来源于“electrospinning”或更早一些的“electrostatic spinning”，国内一般将其简称为“静电纺”、“电纺”等。静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，其雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，在运行相当长的距离之后，最终固化成为纳米纤维。静电雾化较静电纺丝的而言，在于这二者采用的工作介质不同，静电雾化采用的是低粘度的牛顿流体，而静电纺丝采用的则是较高粘度的非牛顿流体。相对应的，静电雾化技术的深入研究也为静电纺丝体系提供了一定的理论依据和知识基础。

对静电纺丝过程的深入研究目前已经涉及到静电学、电流体力学、流变学、空气动力学等领域。然而，随着工艺技术精密化进程的加速，从事静电纺丝制备纳米纤维技术的科研人员开始着手面对一些电纺技术上一直隐藏多时且必须要先行解决的问题。首先，关于制备有机纳米纤维，可以用于静电纺丝的天然高分子品种十分有限，对所制备的产品结构和性能的研究仍然不够完善，所生产出来的最终产品应用大都只是处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产方面还存在更大的问题。其次，静电纺丝有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等各个方面有着相应关系，如何制备出高性能、多功能且适合需要的复合纳米纤维是研究的关键。再次，静电纺丝无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高效催化、高温过滤、生物组织工程、航天器材、光电器件等多个领域具有潜在的用途，静电纺丝无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维成为一个重要的课题。

在电纺丝制备的过程中，由于其可控制性方向存在一定的精密度问题，使电纺技术往往是在较为粗糙的情况下进行，溶液或熔体流速、接收距离、环境温度等不定性因素都没有准确考量，加上在静电纺丝收集装置上的研究在一定程度上没有进行深入，这对于改进纳米纤维丝连续性差和定向性差等方面的缺点存在一定的束缚。溶液或熔体流速，接收距离以及环境温度等因素的控制，有便于对电纺丝纤维在质和量上影响因素的深入研究。加之，在纺丝量一定的情况下，收集纤维丝这一关键性的工序也成为了科研工作的关注点，所以在此前提之下，一套完备的静电纺丝设备成为了形势所趋。

发明内容

鉴于目前静电纺丝技术中所面临的上述问题，本发明的目的是设计一种能有限控制不定性因素、使制备静电纺丝纳米纤维制作更为方便的人工智能型静电纺丝仪。

本发明的目的是这样实现的：所述的一种人工智能型静电纺丝仪，包括玻璃罩、供料系统、控制柜和收集系统；其结构特点是1）所述的供料系统包括定量的推流泵和固定于推流泵上的注射器，注射器与硅胶管相连，硅胶管的另一端与针头相连，针头置放在玻璃罩的顶端；2）所述控制柜主要由高压供电系统和控制面板系统组成；高压供电系统由高压直流静电发生器、正极和地线构成，其中正极与针头通过金属弹簧夹相连；高压直流静电发生器由直流电压调节、直流电源开关和直流启动按钮构成； 3）所述的收集系统由可调节限位开关、固定限位开关、传感器、圆盘电机、移动电机、丝杆、丝杆槽和接收圆盘组成；接收圆盘与针头相对设置，接收圆盘与圆盘电机的电机轴连接，圆盘电机连接丝杆，丝杆置于丝杆槽中且能在丝杆槽中移动，丝杆与移动电机的电机轴连接，固定限位开关固定在收集系统的接收圆盘运行路程的一端，而收集系统的接收圆盘的前端边缘上的凹槽有一可左右滑动控制住收集系统的左右移动的最大限值的调节限位开关。