[发明专利]纳米纤维批量图案化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维批量图案化装置。 

背景技术

纳米纤维具有极高的比表面积和优异的光学、电学、力学性能，无论是在基础研究还是实际应用方面，纳米纤维都具有十分重要的研究价值。其中，静电纺丝技术制备的纳米纤维结构更为独特、性能更为优异，并且有望应用于电子器件、生物医药、环境工程、能源贮存、国防安全等领域，受到了学术界和工业界的广泛关注。随着纳米生物技术的不断发展，人们初步实现了聚合物纳米纤维在组织工程、药物控释系统、创伤敷料、过滤膜及生物传感器等方面的应用，特别是揭示出有序纳米纤维在提高相关性能的显著作用。然而，传统的“针尖-平板静态收集方式”所获得的纳米纤维大都杂乱无序，无法满足生物组织工程上的应用。因此，实现纳米纤维批量图案化对纳米纤维工业化应用具有重要的研究意义。 

近年来，国内外科研人员围绕纳米纤维取向排列分布开展了大量的科学研究，目前已取得了一些初步进展。文献Daoheng Sun,Chieh Chang,Sha Li,and Liwei Lin.Near-field electrospinning[J].Nano Lett.,2006,6(4):839-842.中报道了一种电纺直写图案化纳米纤维结构。虽然该方法能够获得单根纤维任意图形的直写沉积，但其效率很低，无法实现纳米纤维大规模的工业化生产。文献Khamforoush,M.and M.Mahjob.Modification of the rotating jet method to generate highly aligned electrospun nanofibers[J].Materials Letters,2011,65(3):453-455.中采用旋转射流电纺制造有序纳米纤维。虽然旋转射流 在一定程度上可以使纤维产量获得提高，但这种采用单喷头喷射模式的电纺难以实现有序纤维的批量化制造。文献Theron A,Zussman E,Yarin AL.Electrostatic field-assisted alignment of electrospun nanofibres[J].Nanotechnology,2001,12:384-90.中A.Theron等以直径200mm厚度5mm的导电铝圆盘边沿加工的半顶角为26.6°的等边尖角作为纳米纤维收集器。施加电场后，顶角上的电场线密度比其它位置上的大得多，使得喷射的纳米纤维几乎全部被电场力牵引到至顶尖位置，且随着铝盘的不断旋转，纳米纤维沿着切向方向被拉伸，因而在顶角上可得到连续的平行排列的纳米纤维。但是该方法只能在较小面积上沉积有序纤维且薄盘制作比较复杂。 

发明内容

本发明提供了一种纳米纤维批量图案化装置，其克服了背景技术中所述的不足。 

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是： 

纳米纤维批量图案化装置，它包括纳米纤维发生装置，纳米纤维收集基板、导轨平台、高压气源、导气管、滑块、气体流量计和喷气嘴，纳米纤维发生装置用于产生纳米纤维；高压气源用于提供稳定的高压气体并通过导气管连接喷气嘴；气体流量计用于检测流经导气管和喷气嘴的气体流量并控制气体流量，且气体流量计连接于导气管和喷气嘴之间；喷气嘴连接导气管并固定于滑块之上；基板固定于导轨平台之上；导轨平台上设有导向槽，滑块适配该导向槽并通过滑块在该导向槽上的滑动改变喷气嘴的射流方向；通过喷气嘴的气体射流方向以及射流流量的改变来改变纳米纤维在基板上的排列，从而形成规律排列的纳米纤维图案。 

一实施例之中：所述基板位于该基板上导向槽的中心位置，喷气嘴的射流方向朝向该基板。 

一实施例之中：所述导轨平台上还设有刻度盘，用于指示喷气嘴的气体喷射方向，为调整喷气嘴的气体喷射方向提供控制依据。 

一实施例之中：所述气体流量计能够调节控制气体流量，包括手动调节控制和自动调节控制。 

一实施例之中：所述喷气嘴的个数至少为一个。 

一实施例之中：所述喷气嘴的个数为多个，该多个喷气嘴包括阵列排布。 

一实施例之中：所述喷气嘴的形状包括圆形或矩形或多边形。 

一实施例之中：所述高压气源包括高压气瓶或空气压缩机。 

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：