[发明专利]一种静电纺丝近场直写射流触发系统、方法及设备

说明书

本发明涉及静电纺丝技术领域，公开了一种静电纺丝近场直写射流触发系统、方法及设备。本发明的系统包括静电纺丝直写针组件、收集板和驱动装置，静电纺丝直写针组件和收集板之间被施加有高压静电场，本发明通过驱动装置来触发静电纺丝直写针组件产生平行于高压静电场方向的微颤动，使得静电纺丝直写针组件的带电液滴由于高速下惯性作用对带电射流进行触发。本发明能够提高射流触发的可靠性和稳定性，且可以实现多针近场直写射流触发，从而提高批量制造的实现可行性。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种静电纺丝近场直写射流触发系统、方法及设备。

背景技术

静电纺丝是一种特殊的纳米纤维制造工艺，其通过在装有纺丝溶液或者纺丝熔体的注射器与收集板施加高压电场来实现射流喷射和牵伸，收集板就可以获得无序的纳米纤维薄膜。

静电纺丝近场直写技术为实现有序的纳米增材提供了相应方案，其通过降低注射器的针尖到收集板的距离，使射流处于稳定段时就落在收集板上，再配合收集板或者喷头的可编程运动，实现纤维的有序沉积。公开号为CN202010871949A的专利文献公开了一种压电驱动式直写静电纺丝系统，包括静电纺丝直写针组件、收集板和驱动装置，静电纺丝直写针组件位于收集板的上方，静电纺丝直写针组件和收集板之间的间距不大于5mm；驱动装置包括压电陶瓷促动器和驱动控制器，驱动控制器用以使压电陶瓷促动器产生位移并对位移量进行调节控制，压电陶瓷促动器用以带动静电纺丝直写针组件或收集板产生微动。该专利文献通过在喷头组件上增加垂直于电场方向的压电陶瓷及柔性传动机构来实现喷头的水平微往复运动，从而达到对纤维沉积的蜿蜒轨迹控制。然而，该专利文献仅通过平行于接收基板平面的针尖平面坐标系上的微移动来实现针头的轨迹控制，未涉及如何触发射流的方案。

关于射流触发方案，目前的静电纺丝近场直写技术仍存在以下问题：

对于静电纺丝近场直写技术，随着针尖到收集板距离的降低，空气易被击穿，致使原本正要触发的射流瞬间失去电场的作用；同时，由于触发射流的电压略高于保持射流稳定的电压，在触发射流后还需要回调电压，而具体的回调幅度不容易掌控，降低了射流触发的稳定性和可靠性；此外，静电纺丝近场直写的射流触发方式多为带电液滴(等待纺丝液/纺丝熔体)在电场中自然滴落或者使用外部工具牵拉以触发射流，难以实现有序纤维制品的稳定生产。

因此，有必要提供一种更便于稳定触发射流的方案。

发明内容

本发明提供了一种静电纺丝近场直写射流触发系统、方法及设备，解决了现有静电纺丝近场直写的射流触发方案难以实现可靠稳定的射流触发的技术问题。

本发明第一方面提供一种静电纺丝近场直写射流触发系统，包括静电纺丝直写针组件、收集板和驱动装置，所述静电纺丝直写针组件和所述收集板之间被施加有高压静电场，所述驱动装置用于触发所述静电纺丝直写针组件产生平行于高压静电场方向的微颤动，使得所述静电纺丝直写针组件的带电液滴由于高速下惯性作用对带电射流进行触发。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述静电纺丝直写针组件包括静电纺丝直写针和固定支架；

所述静电纺丝直写针包括针筒和输液针，所述输液针连接于所述针筒的底部，所述固定支架用以固定所述针筒；

所述驱动装置运动时触发所述固定支架产生平行于高压静电场方向的微颤动，所述微颤动传递到所述针筒，使得相应输液针上的带电液滴由于高速下惯性作用对带电射流进行触发。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述驱动装置包括相连接的第一控制模块和触动模块；

所述触动模块邻近所述固定支架，以在所述第一控制模块的控制下触发所述固定支架产生平行于高压静电场方向的微颤动。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述触动模块为压电陶瓷触动器；