[实用新型]一种高效稳定的静电纺丝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝领域，特别是涉及一种高效稳定的静电纺丝装置。

背景技术

电纺丝技术最早由Formhzls在1934年提出，由于其广泛的应用前景，引起了人们广泛的兴趣并得到了深入研究。静电纺丝技术是在高压电场的激发下，带电聚合物溶液或熔体发生定向移动形成泰勒锥，最终克服分子间作用力和表面张力，形成射流，落至收集板凝固成微纳米纤维。

但是，传统静电纺丝装置，多采用恒定的直流电压，在喷头与收集板之间形成直流电场，这种方式存在以下缺陷：喷射过程中，由于射流带同种电荷，导致产生相斥的库仑力，从而导致射流不稳定加剧，可控性降低；同时，由于带同种电荷，先沉积在基板上的纳米纤维的电荷不能及时导走，其残余电荷将对射流产生排斥作用，影响沉积定位精度；再者，由于射流是在电场作用下产生定向运动，随着沉积厚度增加，基板导电率下降，喷头与基板之间的电场减弱，最终导致喷射停止，限制了纤维收集的厚度和生产效率，从而影响了其在工业化生产和增材制造领域的应用前景。

另外，研究表明，环境因素包括温度、相对湿度的改变对静电纺丝的纤维直径及其形态结构的影响很大，其中环境温度是影响静电纺丝过程中纤维质量的重要因素，如环境温度升高将会使得纤维直径变细。目前，为了维持静电纺丝的稳定性，一般是将静电纺丝设备置于恒温车间等恒温环境中，这种方式一方面增加了对环境的投入，另外一方面，恒温车间为了维持温度恒定，可能会产生气流，这些气流会导致静电纺丝的射流发生大幅度的摆动，反过来也降低了静电纺丝的稳定性。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种高效稳定的静电纺丝装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高效稳定的静电纺丝装置，包括恒温设备、电压放大器、信号发生器、控制器、运动平台、收集板、喷头装置以及用于向喷头装置提供静电纺丝溶液的原料供应装置，所述原料供应装置、喷头装置、收集板和运动平台设置于恒温设备中，所述收集板安装在运动平台上，所述控制器分别与原料供应装置、信号发生器以及运动平台连接，所述信号发生器通过电压放大器与喷头装置连接，所述收集板接地。

进一步，所述恒温设备包括外壳、温度传感器、温度调节装置以及显示器，所述外壳形成一可开合的恒温腔，所述温度传感器设置于恒温腔中，所述显示器分别与温度传感器和温度调节装置连接。

进一步，所述温度调节装置和显示器设置于外壳的外部。

进一步，所述外壳采用内外两层玻璃板构成，且该两层玻璃板形成一夹层空间，所述夹层空间与温度调节装置连接。

进一步，所述喷头装置采用注射器，所述信号发生器通过电压放大器与注射器的针头连接，所述针头与收集板之间的工作距离为0.1~50mm。

进一步，所述原料供应装置采用精密注射泵机构。

进一步，所述精密注射泵机构的流量范围为0.1~0.5ul/min。

进一步，所述信号发生器输出的电压信号为交流电压或直流偏置交流电压。

进一步，所述运动平台上设有使运动平台沿X-Y-Z三轴运动的运动机构。

进一步，所述电压放大器为喷头装置提供0~20kV的电压。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种高效稳定的静电纺丝装置，包括恒温设备、电压放大器、信号发生器、控制器、运动平台、收集板、喷头装置以及用于向喷头装置提供静电纺丝溶液的原料供应装置，原料供应装置、喷头装置、收集板和运动平台设置于恒温设备中，收集板安装在运动平台上，控制器分别与原料供应装置、信号发生器以及运动平台连接，信号发生器通过电压放大器与喷头装置连接，收集板接地。本装置采用信号发生器和电压放大器组合替代传统静电纺丝的直流高压发生器，可以提供可控的静电纺丝电场，可控性强，而且可以调节控制静电纺丝电压的波形、幅值，使得收集的纳米纤维有序性增加，残余电荷大幅度减少，可增加纤维的收集厚度，提高了静电纺丝的效率。而且本装置采用了恒温设备，可以降低环境因素对静电纺丝的影响，提高了静电纺丝的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的一种高效稳定的静电纺丝装置的结构示意图。

具体实施方式