[發明專利]一種借助雙層氣體加強聚焦功能的電紡直寫噴印裝置

有效

• 申請號: 201310074204.5
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103147138A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 孫道恒;何廣奇;鄭高峰;林奕宏;衛瑾;劉海燕;鄭建毅;黃偉偉
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D4/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 劉勇

技術領域

本發明涉及電紡直寫噴印裝置，尤其是涉及一種借助雙層氣體加強聚焦功能的電紡直寫噴印裝置。

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等（[1]Wang?B.,Yao?Y.,Peng?J.,Lin?Y.,Liu?W.,Luo?Y.,Xiang?R.,Li?R.,Wu?D.Preparation?of?poly(ester?imide)ultrafine?fibers?by?gas‐jet/electrospinning[J].Journal?of?Applied?Polymer?Science,2009,114(2):883-891）與W.L.Liu等（[2]Liu?W.,Yao?Y.,Lin?Y.,Wang?B.,Luo?Y.,Li?N.,Zhang?Q.,Wu?Y.,Niu?A.Electrospinning?assisted?by?gas?jet?for?preparing?ultrafine?poly(vinyl?alcohol)fibres[J].Iranian?Polymer?Journal,2009,18(1):89-96）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等（[3]Zhmayev?E.,Cho?D.,Joo?Y.L.Nanofibers?from?gas-assisted?polymer?melt?electrospinning[J].Polymer,2010,51(18):4140-4144。）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.等（[4]A.M.,Lopez-Herrera?J.M.,Riesco-Chueca?P.The?combination?of?electrospray?and?flow?focusing[J].Journal?of?Fluid?Mechanics,2006,566:421-445；[5]A.M.,Ferrera?C.,Montanero?J.M.Universal?size?and?shape?of?viscous?capillary?jets:application?to?gas-focused?microjets[J].Journal?of?Fluid?Mechanics,2011,670:427-438；[6]Li?F.,A.M.,López-Herrera?J.M.Absolute-convective?instability?transition?of?low?permittivity,low?conductivity?charged?viscous?liquid?jets?under?axial?electric?fields[J].Physics?of?Fluids,2011,23:094108）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。