[發明專利]一種集成穩定鞘層氣體約束聚焦功能的電紡直寫噴頭裝置

有效

• 申請號: 201310020810.9
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103014885A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 孫道恒;何廣奇;鄭高峰;鄭建毅;王翔;林奕宏;邱小椿
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D4/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森;劉勇

技術領域

本發明涉及一種電紡直寫噴印裝置，尤其是涉及一種集成穩定鞘層氣體約束聚焦功能的電紡直寫噴頭裝置。

背景技術

基于電液耦合的電紡直寫是利用外電場作用于黏彈性溶液，在電場力的作用下黏彈性溶液變形獲得泰勒錐；當電場力繼續增強超過溶液表面張力時，便有射流從泰勒錐尖射出；利用穩定直線射流進行微納結構的有序噴印制備。電紡直寫克服了傳統電液耦合電液耦合噴印過程射流螺旋、彎曲不穩定運動，利用穩定直線射流進行有序微納結構的直寫制備。直寫射流攜帶電荷從泰勒錐尖射出，受電荷排斥力、不均勻電場力作用將產生鞭動不穩定，從而影響了直寫微納結構的定位精度。

鞘層氣體聚焦是射流噴印控制研究新的發展趨勢，并開始獲得應用。融合氣體聚焦和電液耦合噴印已經成為帶電射流噴印的一種新方式，吸引了研究者的廣泛關注。如B.Wang(Wang,Yao?et?al.2009)與W.L.Liu(Liu,Yao?et?al.2009)所在課題組分別將鞘層聚焦氣體應用于溶液靜電紡絲制備了均勻的PVA、PEI纖細納米纖維；鞘層聚焦氣體應在熔體靜電紡絲中的作用更為明顯，E.Zhmayev(Zhmayev,Cho?et?al.2010)等研究發現聚焦氣體可使熔體靜電紡絲納米纖維直徑減小20倍；A.M.(LopezHerrera?et?al.2006;Ferrera?et?al.2011;Li,et?al.2011)等通過實驗和理論研究證實了鞘層聚焦氣體對電液耦合電噴霧具有減小微納液滴直徑、提高均勻性和噴印效率的作用。

電紡直寫技術引入氣體聚焦，主要利用近場條件下處于層流狀態的環繞氣體減小噴印過程紡絲射流與空間介質的相對速度，提升射流運動的穩定性；同時鞘氣的引入，在電場力的基礎上疊加了氣體流場的拉伸力，降低了維持射流噴射所需要的施加電壓幅值，減少了射流不穩定因素的干擾，為射流精確噴印控制提供了一種新的技術途徑。

而開展射流調控機制、微納結構噴印定位驗證性實驗研究，探索射流擺動幅值、噴印微納結構尺寸、定位精度、克服直寫螺旋結構所需要的臨界速度與氣體流速、施加電壓、噴頭至收集板距離等工藝參數的關系規律等都需要一款綜合性能適宜的噴頭開展實驗研究，使鞘層氣體聚焦電紡直寫噴頭的設計開發已經成為了一個研究熱點，如中國專利200710009595.7、201210037687.7中提出了不同的氣體聚焦電紡噴印結構，但這些專利中所述噴頭各個部件仍是獨立分散，使用過程中需要對各個部件進行頻繁的拆裝、調整，氣液出口面相對位置固定、溶液通道為毛細管，內徑不可調、不能調節溶液通道與小孔的同軸度，不易于噴頭的簡化和集成操控。

發明內容

本發明的目的是提供可使鞘層環繞氣體均勻地噴射到環境空氣中，提升射流運動的穩定性的一種集成穩定鞘層氣體約束聚焦功能的電紡直寫噴頭裝置。

本發明設有支撐架、環形活塊、進氣箱體、進液噴頭座、接線柱及噴嘴；

支撐架、環形活塊、進氣箱體和進液噴頭座均設有中心通孔，且同軸設置；環形活塊設于支撐架的中心通孔中，進氣箱體固于支撐架上端面，進液噴頭座固于進氣箱體上端面，進液噴頭座下部伸入進氣箱體和環形活塊的中心通孔中，接線柱設于進液噴頭座上，調節螺釘徑向設于支撐架下部，并面對環形活塊外壁；支撐架設有至少2個用于與外部安裝的軸向連接通孔，進氣箱體設有徑向進氣口，進液噴頭座設有徑向進液孔，進液噴頭座的下端設有軸向供液接口，噴嘴與所述供液接口固連。

所述支撐架最好環形均布3個調節螺釘。

所述供液接口最好設有1°～2°的錐度。

所述噴嘴與供液接口固連，最好是噴嘴與供液接口螺接。