[发明专利]超长有序纳米纤维制备装置

说明书

本发明公开了一种超长有序纳米纤维的制备装置，它包括纳米纤维发生装置、纳米纤维收集装置、约束底板、导轨平台和可调支架。纳米纤维发生装置用于产生纳米纤维；纳米纤维收集装置由两块平行的金属薄片和支撑单元组成，两块金属薄片均相连于电源负极；约束底板相连于电源另一负极上，用于控制纳米纤维的沉积范围；导轨平台用于调整两块平行金属薄片的间距；可调支架用于调整约束底板高度和喷丝头高度；通过调整喷丝头高度、约束底板高度、平行金属薄片间距以及喷丝头和收集装置电压可实现平行金属薄片上超长有序的纳米纤维沉积；设备装置比较简单，具有易操作性和易实施性。

技术领域

本发明涉及一种超长有序纳米纤维制备装置。

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，在医药、环境、组织工程以及军事等诸多领域都有着良好的应用前景，近些年已成为全球学者研究的热点。文献Zhu J,Chen L,Xu Z,etal.Electrospinning preparation of ultra-long aligned nanofibers thin filmsfor high performance fully flexible lithium-ion batteries[J].Nano Energy,2015,12:339-346.揭示了超长有序纳米纤维在高性能柔性锂离子电池上的重要应用。文献Persano L,Dagdeviren C,Su Y,et al.High performance piezoelectric devicesbased on aligned arrays of nanofibers of poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)[J].Nature communications,2013,4:1633.介绍了基于有序纳米纤维阵列的高性能压电器件特性。可见，实纳米纤维的有序化及其超长有序纳米纤维的制备都具有重要的研究价值。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，实现纳米纤维超长有序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的制备开展了大量科学研究，已取得一些初步进展。文献Sundaray B,Subramanian V,Natarajan T S,et al.Electrospinning ofcontinuous aligned polymer fibers[J].Applied physics letters,2004,84(7):1222-1224.用滚筒连接电机收集纳米纤维，利用滚筒收集纳米纤维，可有效增大收集面积。但滚筒不易收集到有序纤维，且转速过快时会引起纳米纤维断裂。该方法制备的纳米纤维长度只有10cm。

发明内容

本发明提供了一种超长有序纳米纤维制备装置，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：

超长有序纳米纤维制备装置，它包括纳米纤维发生装置、纳米纤维收集装置、约束底板、导轨平台和可调支架。；可调支架竖直设于导轨平台上，纳米纤维发生装置固定于可调支架上，纳米纤维发生装置的纤维出口位于导轨平台的上方；纳米纤维收集装置包括两块平行的金属薄片，这两块金属薄片均相连于电源负极，并竖立于水平导轨平台上方、纳米纤维发生装置的下方；约束底板位于两块平行的金属薄片之间，约束底板相连于电源另一负极上并相连于可调支架上所述约束底板所接的负电压高于金属薄片所接的负电压。

一实施例中，纳米纤维收集装置还包括用于使金属薄片保持竖直的支撑单元。

一实施例中，所述的支撑单元为两块马蹄形支撑块，两块金属薄片分别固定于这两块支撑块上。

一实施例中，导轨平台设有导槽，所述的支撑块底部设有能够沿导槽滑动的滑块。