[实用新型]一种便携式静电纺丝设备

说明书

一种便携式静电纺丝设备，包括壳体、第一加料单元、第二加料单元、高压电场发生模块、主管道、喷头和距离传感器；第一加料单元、第二加料单元和高压电场发生模块均位于壳体内；第一加料单元包括加料仓、推动装置、加热丝，加料仓上设有第一出口，加热丝环绕于加料仓的外侧，推动装置与加料仓连接并将加料仓中的原料从第一出口推出，第一出口连通主管道的内部；第二加料单元包括计量推进泵、注射器，计量推进泵将注射器内的溶液推出，注射器的出口端连接有针头，针头伸入主管道的内部，主管道伸入喷头内，喷头与壳体固定连接；高压电场发生模块的输出端通过高压供电线连接喷头。本实用新型可实现同轴纺丝，且使用方便，属于静电纺丝技术领域。

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝技术领域，具体涉及一种便携式静电纺丝设备。

背景技术

纳米纤维由于具有一系列特殊性能，如小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等，使得其在诸多领域表现出备受瞩目的新奇特性，受到了高度关注。正是由于其在声光电热领域的特殊性能，使其逐渐被广泛应用在日常服饰制造业、生物医学工程、微尺度器件和纳米复合材料等方面。纳米纤维需要使用一系列特殊的方法进行纺丝，但是传统的纺丝方法无法制备出理想的直径仅为几百纳米，甚至几十纳米的纤维，因此静电纺丝法作为一种较为成熟且稳定的制备微纳米级纤维的纺丝方法进入到大众的视野中。

静电纺丝的原理是当聚合物熔体和溶液从针头状的流道(喷嘴)中推出后，会形成锥状液滴，而在喷嘴处可以人为地施加静电高压电场(一般0到上万伏)，进一步使聚合物溶液或熔体带电，当液滴表面的电荷斥力超过其表面张力时，液滴就会产生破碎，喷射出微小射流，这些微射流会在电场力作用下产生形变，受到拉伸、细化作用，或者是发生劈裂，产生微纳米纤维，与此同时溶剂(如果聚合物以溶液形式纺丝)挥发，聚合物固化，以随机的方向重复堆叠沉积在接收装置上，形成具有细微孔隙的聚合物纤维。控制喷嘴与接收装置的距离可以调控所得到聚合物纤维的性能，如粗细、形貌、孔隙率等。

可以看出，基础的静电纺丝装置需要高压电源、推进装置、针头状的流道(也叫喷嘴)和与喷嘴相连接的装载聚合物溶液(熔体)容器，以及纺丝纤维收集板三个部分组成，因此静电纺丝法的优势也主要体现于此，设备相对简单，易于通过注射流速、电压大小来控制纳米纤维的性质，同时原料来源较为广泛，溶液和熔体都可以作为纳米纺丝的原料，且成本也不会很高。由于具有上述优势，近些年来众多科研技术人员对纳米纺丝技术进行深入研究，使得这一领域得到了一定的发展，综合来看主要体现在两个方向，其一是针对工业化的需求，设计大规模、低成本制备大量微纳米纤维的大型静电纺丝装置；二是针对日常生活、科学研究、医疗急救等需要设计的便携式小型静电纺丝仪。目前常用的微型静电纺丝装置基本上着眼于室内研究，因此静电纺丝装置使用的高压电源一般都采用市售高压直流或交流电源，需要外部供电，在停电或室外的条件下难以使用。且装置体积较大，携带还是具有一定困难。为解决上述问题，现有技术提供了多种方案。

名称为“一种手持便携式静电纺丝设备”的实用新型专利(申请号：201821144768.6，公开日：2019.03.22，公开号：208632704U)公开了一种手持便携式静电纺丝设备，包括一体化设置的喷射仓室和驱动仓室，设备体积相对较小，重量轻，使用可充电电池供电，兼具操作简单与实现精确可靠的流体输送的特点，可以直接将纳米或微米级丝状材料喷涂于各种表面(如皮肤，大物体等)，但是该设备有以下缺点：第一，小型化程度不够高；第二只能对聚合物溶液进行纺丝，不能对聚合物熔体进行纺丝；第三，只能进行单轴纺丝，纺丝液必须是均一体系；第四，不能智能感应电纺丝喷头与纤维接收装置的距离，有触电的危险。