[发明专利]一种手持式静电直喷装置及一种低电压静电纺丝方法

说明书

本发明涉及一种手持式静电直喷装置及一种低压静电纺丝方法。手持式静电直喷装置由线形狭缝式喷丝头、供液装置、高压逆变装置和电源组成；线形狭缝式喷丝头包括导电块和螺线管，导电块内部设有贯穿的线形狭缝；导电块与高压逆变装置连接；线形狭缝与供液装置连通；线圈、高压逆变装置和供液装置都与电源连接。低电压静电纺丝方法为：分散有磁性纳米颗粒的纺丝液经狭缝式喷丝头喷出形成锥状液滴，通过控制锥状液滴在电场力和磁场力的共同作用形成射流，进而完成静电纺丝过程；低电压静电纺丝的电压为1～3kV，磁场强度为0.05～0.1mT。本发明解决了现有便携式静电纺丝设备电压高、安全性差以及纺丝射流少、产量低的问题。

技术领域

本发明属于便携式静电纺丝装置技术领域，涉及一种手持式静电直喷装置及一种低电压静电纺丝方法。

背景技术

纳米纤维由于具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使得其在光、热、磁、电等方面表现出许多新奇特性，受到了研究人员的高度关注。目前，制备纳米纤维的方法有静电纺丝法、拉伸法、模板合成法、相分离法、自组装法等，其中静电纺丝的原理是聚合物溶液或熔体在高压静电场中带电并产生形变，在喷头末端处形成悬垂的锥状液滴；当液滴表面的电荷斥力超过其表面张力时，在液滴表面就会高速喷射出聚合物微小射流，这些射流在一个较短的距离内经过电场力的高速拉伸、溶剂挥发与固化，最终沉积在接收极板上，形成聚合物纤维。静电纺丝法由于其设备简单、工艺可控性好、成本低、原料来源广等多方面的特点，已广泛用于制备纳米纤维。然而，目前的静电纺丝装置存在体积重量大、价格昂贵、不易携带等缺点限制了其在户外场所的使用。为解决上述问题，现有技术提供了多种方案。

专利CN201220605695.2公开了一种手持便携式静电纺丝装置，该装置将传统纺丝喷头改为手持式样式，以此来达到便携、轻便的目的，但该装置需要外接高压电源，无法满足随身携带的需求。

专利CN201810216431.X公开了一种手持式熔体静电纺丝制备装置及使用方法，该装置通过热空气对物料加热熔融来避免传统的螺杆挤出方式，以此来达到便携的目的，但该装置需要外接高压电源，依然无法满足随身携带的需要。

文献“Portable Device for Point-of-Need Generation of Silver-Nanoparticle Doped Cellulose Acetate Nanofibers for Advanced Wound Dressing,Macromolecular Materials and Engineering,2018,303(5),1700586.”采用微型注射泵、微型高压电源来制备便携式静电纺丝装置，但该装置电压高，安全隐患大且体积重量大，不易携带。

专利CN201210229010.3公开了一种便携式手持静电纺丝装置，该装置利用高压直流逆变器将市售的干电池逆变升压至几万伏，其正级与不锈钢针头连通，从而实现注射器内部纺丝溶液的高压加载。但该装置通过手指的压力来推动注射器前进供液，因此供液速度难以准确调控。

专利CN201510214221.3公开了一种便携式静电纺丝设备，该装置通过微型步进电机推动注射器针筒活塞来对纺丝过程中的灌注速度进行控制；但该装置体积大，集成度低，且只能实现单针头的纺丝，效率低。

专利CN201810373378.4公布了一种气流辅助手持便携式静电纺丝设备及其应用，该装置气流辅助来使得手持便携式静电纺丝电纺纤维的定向沉积，但装置通过手指的压力来推动注射器前进供液，因此供液速度难以准确调控。

因此，亟待开发一种新型手持式静电纺丝装置，既能解决现有手持式纺丝装置电压高、产量低的难题，又能解决设备集成度低、体积大难以携带以及纺丝效率低的问题。

发明内容