[实用新型]制备多层纤维膜的近场直写装置

说明书

本实用新型涉及静电纺丝领域，具体涉及制备多层纤维膜的近场直写装置及多层纤维膜制备方法，包括高压电源、接收系统、供液系统、控制系统、针头切换系统、视觉检测系统；针头切换系统与供液系统通过输液管连接，控制系统分别与供液系统、高压电源、接收系统、针头切换系统以及视觉检测系统电连接，视觉检测系统用于拍摄接收板上的纤维图片，控制系统根据纤维图片计算得到当前纤维膜尺寸，同时将当前纤维膜尺寸与预设纤维膜尺寸进行大小比较，根据比较结果控制供液系统、针头切换系统以及接收系统工作，采用视觉检测系统控制针头的切换和纺丝溶液的切换，自动完成多层纤维膜材料的制备，减少因为再定位问题产生误差的可能性。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种制备多层纤维膜的近场直写装置。

背景技术

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。而电纺直写技术则是一种新型的基于静电纺丝的连续射流喷印技术，抑制了传统静电纺丝射流的螺旋、弯曲及不稳定运动，克服了传统静电纺丝纳米纤维无序沉积的缺点，利用稳定直线射流进行有序纳米结构的直写制备。目前单一材料组成的纤维膜很难满足使用过程中的各种要求，制备多层、多材料组成的纳米纤维膜是静电纺丝发展的一大趋势。现有技术中制备多层、多材料组成的纤维膜时，面对不同的熔体或者溶液进行纺丝的时候需要手动更换针头以及手动更换纺丝溶液或熔体，手动更换针头和溶液会影响静电纺丝效率并且手动更换针头时也会增加出现误差的可能性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种制备多层纤维膜的近场直写装置，包括：高压电源、接收系统、供液系统、控制系统、针头切换系统、视觉检测系统；针头切换系统与供液系统通过输液管连接，供液系统包括多个储存不同纺丝溶液或熔体的储液腔体，针头切换系统包括多个不同直径的针头，高压电源的正极与针头连接，高压电源负极与接收系统的接收板连接；控制系统分别与接收系统、供液系统、高压电源、针头切换系统以及视觉检测系统电连接，视觉检测系统用于拍摄接收板上的纤维图片，控制系统根据纤维图片计算得到当前纤维膜尺寸，同时将当前纤维膜尺寸与预设纤维膜尺寸进行比较，当尺寸相等，则控制系统控制供液系统更换纺丝溶液或熔体、同时控制针头切换系统切换针头，制备下一层纺丝纤维膜。通过上述设置，实现了静电纺丝的自动控制，提高了静电纺丝的效率，同时由于纺丝过程中的更换纺丝溶液以及切换针头无需人工进行，减小了出现误差的可能性。

进一步的，视觉检测系统还包括光源、显示屏，光源设置在接收板的斜上方，照射接收板，显示屏用于显示拍摄的纤维图片。

进一步的，供液系统还包括注射泵、设有多个储液腔体的旋转储液腔选择器；储液腔体一端设有活塞，另一端与输液管连接；注射泵一端与控制系统电连接，在供液系统进行供液时，控制系统控制注射泵运动，注射泵推动活塞实现为针头供液。

进一步的，针头切换系统包括设有供液管道的固定卡盘、安装有多个针头的针头安装座、安装基板；固定卡盘垂直设置在安装基板上，针头安装座中心设有旋转主轴，旋转主轴穿过固定卡盘将针头安装座固定；供液管道上端通过输液管与供液系统连接，供液管道的下端穿过固定卡盘与针头安装座上的针头的上端相对。

进一步的，供液管道下端为倒置的圆台形结构，针头的上端为可收缩的弹簧式圆台形结构；可收缩的弹簧式圆台形结构包括弹簧以及与弹簧一端连接的圆台形结构，弹簧的另一端与针头的针管内壁连接；供液管道下端的倒置的圆台形结构的下接口直径大于弹簧式圆台型结构的上接口的直径。

进一步的，弹簧式圆台形结构的圆台形结构的外表面处还设有密封垫圈。

进一步的，接收系统还包括电机、与电机以及接收板连接的导杆，电机与控制系统电连接，控制系统控制电机通过导杆驱动接收板沿X轴、Y轴或者Z轴运动。

本发明提供的制备多层纤维膜的近场直写装置实现了自动静电纺丝，自动化程度更高，提高了静电纺丝的工作效率，也在一定程度上降低了纺丝误差，提高了静电纺丝质量。