[发明专利]一种高精密可控微环境下的纳米静电喷印装置

摘要

本发明公开了一种可控高精密微环境下的纳米静电喷印装置，主要包括制冷加热器、送风管道、微环境控制腔体、温度湿度传感器、电压源、纳米静电喷印装置、图像采集器、光源控制器、运动平台控制器、任意函数信号发生器、高压放大器、高精度可调微流量泵控制面板、显示器、工控机。制冷加热器、送风管道、微环境控制腔体用以形成一个温度湿度均匀分布的微环境；其中高精度可调微流量泵控制面板用以调节聚合物溶液流量。本发明将纳米静电喷印装置所处环境因素对喷印过程的影响大大降低，并将纳米静电喷印中的三个重要影响因素基板运动速度、溶液流速、静电场电压集成化，转化为可测量可控制的物理量输出至工控机进行处理，形成闭环控制系统。

主权项

1.一种可控高精密微环境下的纳米静电喷印系统，其特征在于，该喷印系统包括：微环境控制装置，包括制冷加热器(1)、送风管道(2)、微环境控制腔体(3)，其中喷印装置放置于所述微环境控制腔体(3)内，所述制冷加热器(1)通过所述送风管道(2)与所述微环境控制腔体(3)联通，由此实现所述喷印装置的温度湿度控制，所述微环境控制腔体(3)内还设置有温度湿度传感器(4)；喷印装置，包括静电喷印模块、图像采集组件、运动平台控制组件；其中所述静电喷印模块包括任意函数信号发生器(11)，用于产生直流电压，所述任意函数信号发生器(11)与高压放大器(12)相连，所述高压放大器(12)的输出一端接入注射器末端喷嘴，另外一端接入基板(806)，在所述末端喷嘴与所述基板(806)间形成可调节电场；在静电喷印模块中利用高精度可调微流量泵控制面板(13)调节高精度可调微流量泵的末端执行器及注射器(802)中聚合物溶液的流量；所述基板(806)设置于所述运动平台控制组件上，所述基板(806)按照所述运动平台控制组件的给定信号运动；所述图像采集组件包括高速相机(804)和高亮背光光源(807)，所述高速相机(804)用于拍摄从所述末端喷嘴至所述基板(806)上的纳米纤维的沉积过程，所述高亮背光光源(807)用于提供高亮照明；所述图像采集组件还包括高分辨相机(803)，用于拍摄所述纳米纤维在所述基板(806)上的沉积形态；所述图像采集组件还包括图像采集器(9)，用于采集所述高速相机(804)及所述高分辨相机(803)的图像信息；工控机(6)接收所述温度湿度传感器信息以及接收所述图像采集器(9)的信息，并且控制所述制冷加热器、所述任意函数信号发生器以及所述运动平台控制组件产生相应的反馈控制；微环境控制腔体(3)的上部静压腔和下部恒温腔中放置有均匀孔板，上部静压腔中压力大于下部恒温腔压力，空气经导风口作用通过均匀孔板到达下部恒温腔，使恒温腔中的温度湿度均匀分布；温度湿度传感器(4)采集微环境控制腔体(3)内的温度湿度等环境指标数据，并将数据传输至实时监测控制模块中的工控机(6)；电压源(7)用以控制制冷加热器(1)内的半导体制冷片和加热装置，并将电压信号传输至监测控制模块中的工控机(6)，形成闭环控制；实时监测控制模块中工控机(6)接收电压源(7)和温度湿度传感器(4)的信号后通过PID控制算法控制恒温腔内的温度湿度，并在显示器(5)上显示温度湿度的变化曲线；所述微环境控制腔体(3)的上部为一静压腔，用于将所述制冷加热器产生的气流与空气进行进一步的均匀混合，使得控制温度更加均匀，所述微环境控制腔体(3)的下部放置所述喷印装置。