[發明專利]電液動力可控噴印亞微米纖維裝置

有效

• 申請號: 201210336306.5
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102828257A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 汝長海;錢馳;王飛龍
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明屬于微納制造技術領域，具體涉及以高分子聚合物為材料噴射亞微米纖維的裝置。

背景技術

近年來，設計和制備納米尺度的材料引起了科學界的廣泛關注，隨著聚合物微納米纖維其良好的力學、光學以及電氣性能被人們所認知，使得聚合物微納米纖維在微機電學、生物學方面的有著廣闊的應用前景，如應用于薄膜晶體管、電池、生物傳感器、人造皮膚等。

目前采用的電液動力噴射亞微米纖維技術，在微小的噴印頭頂端的高分子聚合物溶液受重力、表面張力、毛細管力等力的作用，利用直流高壓靜電場使噴印頭頂端的聚合物帶電形成Taylor錐，當噴印頭頂端表面電荷在高壓電場中的電場力與上述各種力作用在一起，從噴印頭能夠產生連續射流現象，并且當設定了一個大小穩定的電場時，能夠連續穩定地沉積在收集板上，得到線寬大約為幾微米的微納米線，在沉積過程中移動收集板，能夠得到一系列二維微納米圖案。

傳統靜電紡絲技術存在噴印頭與收集板之間距離過大，在沉積過程中受環境影響過大，難以控制噴印的聚合物纖維從而使其有序的沉積，在一些運用領域中，如傳感器，這些微納纖維的精確圖案化是影響該種傳感器性能的很主要的一個方面，這就需要更為有效的方法來控制聚合物纖維的精確沉積。

鑒于上述技術問題，Jang-Ung?Park等人(Jang-Ung?Park,Matt?Hardy,Seong?Jun?Kang,Kira?Barton,Kurt?Adair,Deep?kishore?Mukhopadhyay,Chang?Young?Lee,Michael?S.Strano,Andrew?G.Alleyne,John?G.Georgiadis,Placid?M.Ferreira&John?A.Rogers.High-resolution?electrohydrodynamic?jet?printing.Nature?Materials?2007,6,782-789)運用電液動力噴印裝置噴射聚合物溶液，成功打印出復雜高分辨率亞微米級圖案，并且實現了可控噴印。區別于以往設備，Park等人所用噴印頭為鍍金噴印頭，并且噴印頭頂端內徑只有幾個微米，這就導致了制備噴印頭方面的工藝非常復雜且容易堵塞，這也就使得噴印頭對工作環境的要求也非常高。

因此，需要設計一種可精確控制亞微米纖維沉積的電液動力裝置。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種可精確控制亞微米纖維沉積的電液動力裝置。

為解決上述問題，本發明揭示了一種電液動力可控噴印亞微米纖維裝置，包括光學隔振平臺、操作手控制器和載物臺控制器，還包括設置于所述光學隔振平臺的直流高壓電源、注射泵、輸流管、三維操作手、攝像機、X-Y載物平臺、接收板、噴射頭、計算機，所述操作手控制器、載物臺控制器、攝像機、注射泵、直流高壓電源與所述計算機相連接，所述直流高壓電源與所述噴射頭、接收板相連，所述注射泵通過所述輸流管與所述噴射頭相連，所述輸流管通過固定裝置固定于所述三維操作手，所述接收板放置于所述X-Y載物平臺，所述噴射頭與所述接收板之間設有間距。

優選地，所述裝置還包括顯微鏡，所述顯微鏡與所述計算機相連接。

優選地，所述直流高壓電源的正極與所述噴射頭相連，所述直流高壓電源的負極與所述接收板相連。

優選地，所述噴射頭與所述接收板之間的距離為0.5mm-2mm。

優選地，所述噴射頭頂端孔內徑為60μm、110μm、160μm。

優選地，所述噴射頭為不銹鋼噴射頭。

優選地，所述輸流管中灌輸有聚合物溶液，所述聚合物溶液質量濃度為3%-12%。

優選地，所述直流高壓電源的輸出范圍為1000-2500V。

優選地，所述注射泵的注射速率為50μl/h-60μl/h。

優選地，所述X-Y載物平臺的移動范圍為12cm*7cm，所述X-Y載物平臺的移動速度為1mm/s-2cm/s。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明所揭示的電液動力可控噴印亞微米纖維裝置，可對聚合物纖維實現可控自動化操作，操作者能夠使噴射頭在預想軌跡中進行行走，并且在噴射過程中以及平臺移動過程中維持穩定噴射，能夠精確定位噴射頭與接收板之間的距離，待達到預期目標后能夠順利停止作業，噴涂任意設計的圖案，達到一體化可控操作的目的，實現聚合物纖維的有序排列與圖案化。

附圖說明

圖1是本發明優選實施例中電液動力可控噴印亞微米纖維裝置的結構示意圖；

圖2是實施例一中所得到的聚合物纖維沉積圖；