[发明专利]一种纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置

权利要求书

1.一种纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置，其特征在于包括调速器、有机玻璃板、直流无刷电机、曲轴连杆、直线运动杆、支架、注射器针管、不锈钢针头、高压直流电源、铝箔收集极和底座；尖端磨平后的中空不锈钢针头固定于医用的注射器针管上，不锈钢针头与高压直流电源的正极相连，高压直流电源的负极与表面贴有铝箔的铝箔收集极相连，铝箔收集极固定于装置的底座上；注射器针管固定于直线运动杆一端，直线运动杆贯穿于两个并列的固定于底座上的支架上，直线运动杆能够在支架上做简谐直线运动，直线运动杆的另一端通过曲轴连杆与固定于直流无刷电机的有机玻璃板相连，调速器用于控制直流无刷电机的转速，直流无刷电机的转速由调速器上的刻度读出，直流无刷电机与调速器均固定于底座上，构成纺丝用的注射器针管的往复直线运动部分；收集纤维时将玻璃片放在不锈钢针头作直线运动所经过路程的中点处，根据简谐运动的特点，在靠近中点的地方不锈钢针头运动速度最快，且加速度最小，利于纺丝纤维的收集。

2.根据权利要求1所述的一种纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置，其特征在于用于有序排列直线结构纤维的制备时，先在纺丝用注射器针管中加入前驱体溶液，调节不锈钢针头与铝箔收集极之间的距离为1-2厘米，在铝箔收集极上放上载玻片，拿一张干净、干燥的纸覆盖在载玻片上；接通高压直流电源，调节电压为1.7-2.5千伏，给纺丝针管塞子稍加压力，使溶液在重力以及塞子的压力下缓慢流出，静止的针头开始纺丝；待纺丝稳定后，接通直流无刷电机的电源，调节调速器的旋钮，使其转速为200rpm，当中点附近的不锈钢针头往复直线运动速度与不锈钢针头纺丝速度相当时，电纺纤维以有序方式沉积在铝箔收集极上；撤去盖在载玻片上的纸，开始载玻片上纤维样品的收集，同时开始计时，15秒后，先关闭高压直流电源，再关闭电机电源，此时载玻片上会得到有序直线排列电纺纤维。

3.根据权利要求1所述的一种纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置，其特征在于用于交叉结构纤维的制备：将衬底放在铝箔收集极上来收集纺丝纤维，并且在第一次纺丝完成后将其水平旋转九十度或其它角度再进行纺丝，最终将得到十字交叉或其他夹角交叉的方形纤维网格阵列；选择第一层为n型有机或无机半导体纳米纤维，第二层为p型有机或无机半导体纤维，在衬底上组装成纳米级别的p-n结阵列。

4.根据权利要求1所述的一种纺丝喷头往复直线运动式静电纺丝装置，其特征在于用于有序排列扭曲结构纤维的制备：在纺丝距离不变的情况下增大工作电压，使纺丝溶液极化带上电荷，带电射流在纺丝过程中受到的电场力，电纺纤维到达收集板时的运动速度增加；高速运动的纤维撞到收集板上静止时，撞击的反冲力使尚未完全固化的直线型纤维形成扭曲结构；纺丝溶液射流上所带电荷量增大会增加射流的弯曲或鞭动不稳定性，导致扭曲结构纤维的形成；在制备有序排列直线结构纤维过程中，将工作电压从1.7-2.5千伏提高到3.0-4.0千伏，在收集板上得到有序排列的扭曲结构的纤维；扭曲结构纤维用于制备可拉伸柔性电子器件。