[发明专利]基于可控复杂电场的静电纺丝实验装置

说明书

基于可控复杂电场的静电纺丝实验装置，属于电纺纤维实验领域，为了解决提高静电纺丝的效率的问题，轴承外围被连接在两个双扇形圆轨之间，两个双扇形圆轨，各圆轨的下端面连接极板固定杆，极板连接在极板固定杆以随动极板固定杆在圆轨的扇形移动而转动，轴承内围的顶部段、底部段分别伸出轴承外围的上端面、下端面，伸出的轴承内围的顶部段与驱动电机通过传送带连接，传送带围绕在其上的槽内，效果是喷射流受到一个促使其旋转的作用力，喷射流仍然围绕着喷丝口的轴线做旋转运动。

技术领域

本发明属于电纺纤维实验领域，涉及一种基于可控复杂电场的静电纺丝实验装置。

背景技术

近几年来，纳米材料的研究成为一个热点问题，通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一，国内外针对静电纺丝技术开展了深入的研究。与传统的分离与拉伸方式相比，静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控、在纳米纤维的提取上具有更为明显的有效性等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝的形成过程为：在聚合物溶液上加以足够大的高压静电，使聚合物滴液在与材料表面接触的时候能够产生喷射流。这些细流经过拉伸细化，与此同时经过弯曲、固化过程，沉积在物体表面形成纳米纤维膜。在静电纺丝工艺中，影响静电纺丝纤维形貌和性质的工艺变量主要为聚合物溶液的流体特性、纺丝工艺参数以及环境参数三个方面，聚合物溶液的流体特性主要为溶液的相对分子质量、相对分子质量分布、聚合物溶液的粘性、电导率、表面张力等特性参数；纺丝工艺参数主要为高分子溶液浓度、静电纺丝流体的流动速率、电场以及电场强度、毛细喷丝口与收集板之间的距离、收集板状态；环境参数主要为纺丝加工环境的温度和空气流动速度等，上述参数对静电纺丝工艺过程都起着决定性作用。电纺纤维批量化生产技术是未来静电纺丝技术研究的一个重要方向，国内外研究者纷纷对静电纺丝装置进行了改进研究，以期提高电纺纤维的产量。其中，同时利用多个喷嘴进行静电纺丝成为一个研究热点，有多股喷射流同时从不同的喷丝口喷射出来，落到同一个收集板。由于喷射流自身所具有非稳定摆动特性，导致喷射流之间会产生影响，每股喷射流之间互相交错，收集到的纤维分布具有任意性。

发明内容

为了解决提高静电纺丝的效率的问题，本发明提出如下技术方案：一种基于可控复杂电场的静电纺丝实验装置，包括传动装置、驱动电机、电纺喷头、双极板、极板固定杆、针式辅助电极、收集板、电机支撑架、伸缩杆，传动装置表面附有一层绝缘橡胶，传动装置是轴承，轴承外围被连接在两个双扇形圆轨之间，两个双扇形圆轨，各圆轨的下端面连接极板固定杆，极板连接在极板固定杆以随动极板固定杆在圆轨的扇形移动而转动，轴承内围的顶部段、底部段分别伸出轴承外围的上端面、下端面，伸出的轴承内围的顶部段与驱动电机通过传送带连接，传送带围绕在其上的槽内，伸出的轴承内围的底部段具有同轴外围，且该外围与所述轴承外围是间断的，且该外围两侧连接两个扇形圆轨，所述扇形圆轨可滑动连接电纺喷头。

进一步的，所述的双极板分为两层，是上下伸缩式结构调整极板高度，在双极板分别通入直流电源，两极板之间产生均匀分布的空间电场。

进一步的，极板固定杆为杆状结构，由经过阳极氧化处理的铝镁合金材料制成，极板固定杆主要负责放置并支撑极板，其一端接有滑轮组，滑轮组置于双扇形圆轨的凹槽内，由电机带动滑轮组在凹槽内滑行以形成扇形轨迹。(且滑轮组的滑轮头贯穿凹槽，并位于扇形圆轨的顶面的表面之上而滑动)。

进一步的，伸缩杆连接在电纺喷头，且伸缩杆为倾斜向下的可伸缩杆，电纺喷头一端接有滑轮组，滑轮组置于扇形圆轨的凹槽内，以在凹槽内滑动，且伸缩杆被联动，伸缩杆连接电纺喷头与扇形圆轨的内层底面，用于调节电纺喷头与扇形圆轨内层底面之间角度。(所述的凹槽，是开在扇形圆轨的内槽，且滑轮组的滑轮头位于内槽，沿着内槽壁滑动)。

进一步的，驱动电机为两个步进电机，固定于电机支撑架，分别负责传动装置中转轴的上下结构转动。

进一步的，收集板表面覆有一层锡纸，主要用于收集电纺纤维，电机支撑架主要负责支撑电机。