[發明專利]一種旋轉圓盤感應起電式靜電紡絲裝置

無效

• 申請號: 201110255225.8
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102321927A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 龍云澤;劉抗抗;張志華;唐成春;孫彬
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D13/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于靜電紡絲設備技術領域，涉及一種經濟、簡便、安全、直觀并適用于制備微納米纖維的靜電紡絲演示實驗儀器，特別是一種旋轉圓盤感應起電式靜電紡絲裝置。

背景技術：

目前，靜電紡絲技術成為制備一維微納米纖維的簡單、高效的一種工藝方法，由于其具有易操作性和廣泛的適用性，近十幾年來被廣泛應用于制備有機高分子、生物大分子、陶瓷、金屬化合物等多種納米纖維，成為納米技術和納米材料研究的熱點之一。現有的靜電紡絲裝置一般包括高壓電源、帶有金屬噴頭的紡絲溶液容器和纖維收集板三個部分。靜電紡絲的原理是先用高壓電源產生8-30千伏的高電壓，使紡絲溶液或熔融物在靜電場作用下由紡絲噴頭快速射出，然后射流被拉伸細化或發生劈裂，然后在拉伸的過程中，溶劑揮發或熔融物溫度降低，纖維進一步細化凝固，沉積在收集板上；目前已有的靜電紡絲裝置基本上都是用于科研和教學實驗，其設備造價比較高，而且高壓電源一般都采用市售高壓直流或交流電源，價格較貴、重量較大，通常在沒有外部供電(即停電或沒電)的情況下不能使用。經調研，目前市場上尚未見有理想的靜電紡絲演示實驗裝置的公開文獻資料；此外，用感應起電機代替通常使用的高壓直流電源進行靜電紡絲的實驗也尚未見有公開報道。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有靜電紡絲技術的缺點，為滿足課堂教學演示和創新性實驗教學的需求，也為了探索靜電紡絲技術設備的改進和完善，尋求設計一種經濟、簡便、安全、直觀的利用旋轉圓盤感應起電的靜電紡絲裝置。

為了實現上述目的，本發明的主體結構包括靜電紡絲工作區、靜電產生區、裝有紡絲溶液的注射器、中空的不銹鋼電紡噴頭、帶有刻度的鐵架臺、纖維收集板、放電桿、圓盤式靜電感應起電機、起電機搖柄、有機玻璃隔板、帶絕緣層的金屬導線、透明有機玻璃殼體、旋轉圓盤、鋁片、電刷和小孔；箱盒式結構的長方體狀透明有機玻璃殼體內空間中間隔式制有豎向的有機玻璃隔板，有機玻璃隔板的一側空間為靜電紡絲工作區，另一側為靜電產生區；靜電紡絲工作區中底部放置有帶有刻度的鐵架臺，鐵架臺頂端處固定置有裝有紡絲溶液的注射器及中空的不銹鋼電紡噴頭，帶有刻度的鐵架臺的底部臺式板上正對電紡噴頭處置有纖維收集板；靜電產生區中間置有圓盤式靜電感應起電機，圓盤式靜電感應起電機的中心處穿過透明有機玻璃殼體制有起電機搖柄，圓盤式靜電感應起電機的中心處與起電機搖柄的相對應另一側制有折疊式放電桿，放電桿的底端通過帶絕緣層的金屬導線與纖維收集板電連通，放電桿的頂端通過金屬導線與中空的不銹鋼電紡噴頭電連通；圓盤式靜電感應起電機作為高壓電源，圓盤式靜電感應起電機的旋轉圓盤由兩塊有機玻璃疊在一起組成，中間留有空隙，兩塊有機玻璃向外的表面上分別貼有24塊鋁片，鋁片以旋轉圓盤的圓心為中心對稱分布；兩旋轉圓盤分別與兩個受動輪固定并通過皮帶相連動，兩根皮帶中有一根中間有交叉傳動使兩個旋轉圓盤轉向相反；兩個旋轉圓盤上各制有通過圓心的固定銅絲電刷，兩個電刷互相垂直，電刷兩端的銅絲與鋁片密切接觸，在旋轉圓盤旋轉時銅絲與鋁片之間能夠摩擦起電并導電。

本發明用圓盤式靜電感應起電機代替直流高壓電源進行靜電紡絲，與傳統靜電紡絲相比，紡絲效果好，用于制備微納米纖維時具有安全、省電、簡便等優點，特別是在沒有外接電源的情況下仍可正常使用，使其作為教學演示儀器，用于納米材料和納米技術課程的輔助教學中學生創新性實驗，增強學生動手實驗能力，有助于學生產生對科研的濃厚興趣；其創新性優點包括：一是將感應起電機和現有的靜電紡絲裝置結合，結構簡單，不需外加電源驅動，手動操作，適合在沒有外接電源(停電、沒有電、或用電不方便)的情況下使用，作為演示靜電紡絲制備微納米纖維的實驗儀器，增加學生對科研的興趣，構思新穎，實用性好；二是用圓盤式靜電感應起電機代替通常使用的高壓直流電源，安全廉價，成本底，易于推廣，實驗安全性好，節約能源；三是做實驗時可自由拆卸組裝裝置的基本組件，邊用手搖，邊觀察實驗現象，使實驗更具趣味性；四是裝置外殼為透明有機玻璃，教學可觀效果好，直觀性強。

附圖說明：

圖1為本發明的正視結構原理示意圖。

圖2為本發明制備的PVP纖維顯微鏡照片。

圖3為本發明制備的液體膠和食用白糖纖維顯微鏡照片。

具體實施方式：

下面通過具體實施例并結合附圖作進一步說明。

實施例：