[發(fā)明專利]一種便攜式手持靜電紡絲裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210229010.3
• 申請(qǐng)日: 2012-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN102776583A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍?jiān)茲?/a>;劉術(shù)亮;劉抗抗;李祿東;徐世聰;孫彬;張紅娣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): D01D5/00
• 分類號(hào): D01D5/00;G09B25/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所 37104
• 代理人: 張世功

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種價(jià)格低廉、紡絲穩(wěn)定、體積小、質(zhì)量輕和實(shí)用性可靠的便攜式手持靜電紡絲裝置。

背景技術(shù)：

目前，超細(xì)纖維的優(yōu)良性能使其在過濾裝置、紡織服裝、生物醫(yī)學(xué)、納米電子器件、傳感器、光學(xué)器件、能源收集/存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)化器件和納米復(fù)合材料等方面具有廣闊應(yīng)用前景，因此，相關(guān)的科研人員對(duì)超細(xì)纖維制造方法進(jìn)行了廣泛而深入的研究；現(xiàn)有制造超細(xì)纖維的方法主要有海島型雙組分混合紡絲法、分子噴絲板紡絲法、靜電紡絲法以及聚合過程中直接制造納米纖維等。一般傳統(tǒng)的紡絲方法很難紡出直徑小于500納米的纖維，而靜電紡絲法不但能制備出直徑最小可達(dá)幾個(gè)納米的紡絲纖維，同時(shí)還能夠大規(guī)模批量生產(chǎn)，滿足工業(yè)化生產(chǎn)的條件和市場的需求。普通的靜電紡絲裝置主要由高壓電源、帶有噴絲頭的紡絲溶液容器和纖維收集板三部分組成。靜電紡絲的原理是：高壓電源產(chǎn)生8-30千伏的高電壓，紡絲溶液在靜電場作用下從紡絲噴頭射出，然后帶電射流被拉伸細(xì)化或發(fā)生劈裂，變成微納米纖維，同時(shí)溶劑揮發(fā)，纖維進(jìn)一步細(xì)化凝固，最后沉積在收集板上。最近十幾年，越來越多的科研人員投身于靜電紡絲的研究當(dāng)中，靜電紡絲技術(shù)得到迅速發(fā)展。近年來新型靜電紡絲裝置的發(fā)展呈現(xiàn)出兩種趨勢：一是針對(duì)工業(yè)化需求大規(guī)模、低成本制備纖維的大型靜電紡絲裝置，例如捷克公司生產(chǎn)的蛛網(wǎng)靜電紡絲機(jī)器；二是針對(duì)生活、醫(yī)療、教學(xué)等需求（例如用于體外創(chuàng)傷護(hù)理、化妝面膜、課堂演示實(shí)驗(yàn)等）的便攜式小型靜電紡絲儀。目前常用的靜電紡絲裝置基本上都是用于實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究，電紡裝置使用的高壓電源一般都采用市售高壓直流或交流電源，存在價(jià)格較貴、重量較大、在沒有外部供電的情況下（例如停電或沒有電力供應(yīng)的室外、野外、偏遠(yuǎn)的山區(qū)等）不能使用等缺點(diǎn)。用于科研的靜電紡絲裝置尚未見有便攜式電紡裝置，為了解決這個(gè)問題，中國專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01110255225）公開了一種旋轉(zhuǎn)圓盤感應(yīng)起電式靜電紡絲裝置，該裝置雖然擺脫了外加電源的限制，在停電、沒有市電供應(yīng)時(shí)可以正常工作，并且在體積、重量上都有了改善，但是在電紡纖維形貌的可控性、裝置的便攜性、實(shí)用性方面仍存在許多不足，僅可作為一種靜電紡絲實(shí)驗(yàn)演示裝置；中國專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01110255208）還公開了一種壓電陶瓷電源式微型靜電紡絲裝置，利用壓電陶瓷制作出體積小的靜電紡絲裝置，具有體積小、質(zhì)量輕、成本低和便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，但該裝置所使用的壓電陶瓷電源只能產(chǎn)生瞬間高壓，電壓不穩(wěn)定，紡絲距離較短（1-2厘米），纖維產(chǎn)率較低，在實(shí)用性能較差，僅可作為教學(xué)演示裝置。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種紡絲穩(wěn)定、實(shí)用性可靠的便攜式手持靜電紡絲裝置，以9伏電池供電的小型直流高壓逆變器代替?zhèn)鹘y(tǒng)靜電紡絲裝置使用的220伏供電的高壓直流電源，價(jià)格低廉，操作簡單，紡絲電壓穩(wěn)定，便于攜帶移動(dòng)，能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行紡絲操作。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括金屬箔、壓接開關(guān)、注射器、方形電池、高壓直流逆變器、高壓直流逆變器負(fù)極、紡絲溶液、高壓直流逆變器正極和不銹鋼針頭；常規(guī)的醫(yī)用注射器的推桿頂端制有壓接開關(guān)，平板式壓接開關(guān)的頂側(cè)面上固定制有金屬箔，常規(guī)醫(yī)用的注射器的前端內(nèi)腔中置有紡絲溶液，注射器的側(cè)壁上對(duì)接式固定制有方形電池和高壓直流逆變器，注射器的底端上插接式制有用于噴絲的不銹鋼針頭，不銹鋼針頭采用常規(guī)醫(yī)用的注射針頭結(jié)構(gòu)并與注射器組合配套；組裝制有不銹鋼針頭的醫(yī)用注射器內(nèi)腔中存放紡絲溶液；方形電池為高壓直流逆變器提供電源，直流電壓逆變之后電壓達(dá)數(shù)千伏級(jí)，壓接開關(guān)用于控制電源的開關(guān)，在受到外部輕微壓力時(shí)開關(guān)接通，壓力消失后開關(guān)斷開；高壓直流逆變器正極與不銹鋼針頭電連通，高壓直流逆變器負(fù)極與金屬箔電連通。

本發(fā)明使用時(shí)，先用手握住裝置，將裝置置于距離設(shè)置的收集極5-10厘米處，可任意方向指向收集極，收集極為金屬箔或人體皮膚等非絕緣性物質(zhì)；將紡絲溶液注入注射器的內(nèi)腔中，用拇指按住頂部的壓接開關(guān)，拇指的壓力推動(dòng)針管內(nèi)紡絲溶液緩緩流出，同時(shí)接通壓接開關(guān)，高壓直流逆變器產(chǎn)生的高電壓傳遞到不銹鋼針頭上，使不銹鋼針頭尖處帶上3-5千伏的高壓，并從針頭處噴出納米纖維沉積于收集極上；待紡絲完畢后，將手松開，壓力消失，壓接開關(guān)斷開，紡絲溶液停止流出，紡絲結(jié)束。