[發(fā)明專利]一種界面助力型無噴絲頭電流體力學(xué)方法及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710007849.1
• 申請日: 2007-01-12
• 公開（公告）號: CN101486021A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張愛華;張繼中
• 申請（專利權(quán)）人: 張愛華
• 主分類號: B05B5/00
• 分類號: B05B5/00;B05D1/04;D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型電流體力學(xué)方法，特別是將被加工材料起始射流界面處助力的作用及無噴絲頭與電流體力學(xué)方法結(jié)合，能夠以低廉的成本、大規(guī)模地對材料進(jìn)行電流體力學(xué)加工。該方法適用于作為具有分離、防護(hù)、抗菌、防臭、催化、傳感、裝飾、結(jié)構(gòu)支撐、生物相容、存儲、可控釋放、導(dǎo)電、修復(fù)、醫(yī)療、保健、智能響應(yīng)、芳香、粘合功能中一種或者超過一種功能的超細(xì)材料的制備方法。所制備的超細(xì)材料以顆粒、纖維、薄膜、布塊或塊體結(jié)構(gòu)得到應(yīng)用。

背景技術(shù)

電流體力學(xué)方法指的是被加工材料在荷電情況下利用靜電作用力及準(zhǔn)均衡的內(nèi)部推動力而突破被加工流體態(tài)材料的表面張力及內(nèi)部作用力從而以射流的方式形成以微小的流體態(tài)物質(zhì)形式分散在不能完全相混的其它流體態(tài)介質(zhì)中并固化而成包括顆粒、纖維的方法，包括靜電噴霧法、靜電噴涂法及靜電紡絲法，目前電流體力學(xué)方法對材料的處理加工均通過噴絲頭進(jìn)行。電流體力學(xué)方法由于引入了靜電作用力而能夠以低廉的價格、方便且位置可控地獲得細(xì)化材料，因此目前靜電噴霧及靜電噴涂技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中。而靜電紡絲由于其產(chǎn)能低目前還處于研發(fā)階段。

然而，目前電流體力學(xué)方法還有待進(jìn)一步改善與提高以適應(yīng)人們獲得超細(xì)材料及產(chǎn)能提高的需要。這是由于超細(xì)材料具有很大優(yōu)越的性能而產(chǎn)能提高則能夠降低成本。然而當(dāng)前的電流體力學(xué)方法單純利用靜電作用力及準(zhǔn)均衡的內(nèi)部推動力(即施加在被加工材料上的壓力除邊緣效應(yīng)外是相同的)往往難以滿足人們的這些需要。人們在電流體力學(xué)加工過程中發(fā)現(xiàn)對被加工材料施加的電壓越高所獲得的材料的尺寸越大，而如果施加較低的電壓，靜電作用力及準(zhǔn)均衡的內(nèi)部推動力又難以突破材料的界面張力及材料內(nèi)部作用力，特別是對于粘度較高的材料，如靜電紡絲所用原料往往粘度很大，單純的通過壓力推進(jìn)被加工材料流動并施加高電壓其所獲得的加工后的材料不僅尺寸大而且加工難度大從而產(chǎn)能極低。

而非均衡作用力作用于被加工材料起始射流界面處則能夠有效地解決目前電流體力學(xué)方法中所存在的問題。非均衡作用力由于所施加的作用力在射流界面處大小、方向不一致結(jié)果導(dǎo)致其中部分界面處作用力較大而使得流體化的被加工材料有部分優(yōu)先突出射流界面，從而可以幫助流體化被加工材料突破表面張力及內(nèi)部作用力而更易于形成射流。對于荷電射流而言，由于非均衡作用力所產(chǎn)生的突出狀流體化被加工材料的結(jié)構(gòu)與靜電場作用的尖端效應(yīng)相匹配，所以對于荷電射流的輔助作用更為明顯。

事實上人們在流體力學(xué)方法中已經(jīng)成功引入了尚未意識到的非均衡作用力。例如人們利用閃蒸時，液體中有大量的汽泡生長、破碎，從而產(chǎn)生非均衡作用力而改善霧化效果的效應(yīng)將其引入噴霧領(lǐng)域。目前，閃蒸技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于無紡布及發(fā)電機(jī)燃油噴嘴領(lǐng)域。同樣地，人們將超聲波能夠在液態(tài)材料中產(chǎn)生非均衡作用力的特點應(yīng)用于噴霧領(lǐng)域，也取得了良好的效果。在電流體力學(xué)方法方面，人們通過引入氣流而改善了電噴霧效果，但是由于未意識到其作用機(jī)制，目前的氣助電噴霧所設(shè)計的氣流在包括流速、氣流方式方面尚未能充分利用氣流所產(chǎn)生的非均衡作用力，因此尚可進(jìn)一步改進(jìn)、提高。所以將非均衡作用力引入電流體力學(xué)方法有望改善現(xiàn)有技術(shù)的效果、降低成本。

另外一方面，目前的電流體力學(xué)方法由于靠單純的靜電作用力及內(nèi)部準(zhǔn)均衡推力難以加工被加工材料，而如果能夠采用無噴絲頭電流體力學(xué)方法不僅可以省去費(fèi)用高昂的復(fù)雜噴絲頭的制造及維護(hù)費(fèi)用而且可以大規(guī)模地進(jìn)行加工、生產(chǎn)。但目前只有極少的無噴絲頭的電流體力學(xué)方法，僅有的一例是利用垂直方向磁場對磁性流體自由表面擾動效應(yīng)所形成的垂直于表層的尖銳的針狀突起作用而與電流體力學(xué)方法結(jié)合而形成新的無噴絲頭電流體力學(xué)方法，然而該方法由于助力作用較小，通過該方法人們只獲得了少量的超細(xì)纖維。為此，本發(fā)明將其它作用較強(qiáng)的非均衡作用力及無噴絲頭與電流體力學(xué)方法結(jié)合形成助力型無噴絲頭電流體力學(xué)方法，該方法適用于作為具有分離、防護(hù)、抗菌、防臭、催化、傳感、裝飾、結(jié)構(gòu)支撐、生物相容、存儲、可控釋放、導(dǎo)電、修復(fù)、醫(yī)療、保健、智能響應(yīng)、芳香、粘合功能中一種或者超過一種功能的超細(xì)材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種界面助力型無噴絲頭電流體力學(xué)方法系統(tǒng)及應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種界面助力型無噴絲頭電流體力學(xué)方法其特征在于包括以下步驟：

a、首先使被加工材料流體化；