[發明專利]一種近場氣流電紡直寫裝置

有效

• 申請號: 201310347951.1
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103409819A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 鄭高峰;王偉;何廣奇;黃偉偉;莊明鳳;王翔;王士虎;白鵬;孫道恒
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種電紡直寫裝置，特別是涉及集成有鞘層氣體聚焦的一種近場氣流電紡直寫裝置。

背景技術

靜電紡絲是目前世界上生產納米纖維主要方法之一，以其設備簡單、操作方便等優良特性成為當前研究納米纖維制造的熱點。

電紡的原理是：聚合物溶液帶上高壓靜電時，在電場的作用下形成泰勒錐。當電場力逐漸增大，聚合物液滴克服表面張力形成射流。射流在噴射過程中由于溶劑蒸發和電場力作用被拉伸成直線，到達一定長度后發生彎曲鞭動，形成的纖維以無紡布的形式沉積在收集器上。

近場電紡直寫是指利用射流最初穩定直線階段進行有序纖維的制備，克服了傳統電紡在噴射過程中射流螺旋、彎曲不穩定運動的缺點。然而直寫射流攜帶電荷從泰勒錐射出，受電荷力、不均勻電場力的作用也會產生小范圍波動，影響直寫的精度。如何提高電紡直寫射流的穩定性、抑制射流的無序螺旋運動已成為目前靜電紡絲領域研究的熱點，和近場電紡直寫技術應用研究的難點。

引入氣體聚焦是射流噴印控制研究新的方法。氣體聚焦中氣流從射流孔周圍以層流狀態噴射到環境空氣中，不僅可以減少紡絲射流與空間介質的相對速度，提升射流運動的穩定性，而且在電場力的基礎上疊加了氣流場的拉伸力，降低了維持射流噴射所需要的電壓值，同時加快了溶劑的蒸發。因此氣流電紡的應用，為射流精確定位提供了一種新的技術途徑。

本申請人在中國專利CN102162175A中公開一種可實現單根均勻微/納米結構長時間可控制備和精確定位的激光引導電紡直寫裝置。設有控制器、高壓繼電器、靜電高壓電源、空心噴頭、準直聚焦透鏡組、光纖、密封調節件、激光器、供液泵、供液管、收集板和運動平臺。控制器接高壓繼電器，高壓繼電器各端分別接靜電高壓電源、收集板及設于空心噴頭前端的導體噴嘴，密封調節件與空心噴頭后端密封連接，光纖穿過密封調節件中心且與密封調節件固連，準直聚焦透鏡組設于光纖前端，光纖后端露出空心噴頭且與激光器連接，供液泵通過供液管與空心噴頭連通，收集板固于運動平臺上且面對空心噴頭。激光約束了紡絲射流的無序運動并引導紡絲射流沉積于收集板激光斑點處。

發明內容

本發明的目的在于提供集成有鞘層氣體聚焦的一種近場氣流電紡直寫裝置。

本發明設有噴頭、微型三爪卡盤、噴頭座、供液接口、接線柱、高壓電源、進液通道、供液裝置、供氣裝置、進氣通道、雙層氣流腔、輔助定位塊、U型氣流通道、噴氣塊和收集器；

所述噴頭座集接線柱、進液通道、進氣通道、供液接口于一體，噴頭座的上端設有接線柱，高壓電源通過接線柱與噴頭座連接，提供電紡溶液所需的電壓值；噴頭座下端設有供液接口，噴頭與供液接口連接；進液通道和進氣通道設在噴頭座圓端面上，進液通道與供液裝置連接，實現對裝置連續供液，進氣通道與供氣裝置連接，實現對裝置連續供氣；噴氣塊通過微型三爪卡盤與噴頭座連接，微型三爪卡盤與噴頭座連接，噴氣塊與噴頭座之間的空腔構成雙層氣流腔；輔助定位塊對噴頭輔助定位，使噴頭在電紡中始終與噴氣通道同軸；噴氣塊設有U型氣流通道；收集器用于收集纖維，收集器接地。

所述噴頭與供液接口可采用螺紋連接。

所述微型三爪卡盤可通過螺栓和墊圈與噴頭座連接。

所述進液通道和進氣通道與噴頭座中線垂直。

所述接線柱的電極導線通過螺栓內嵌在供液通道內，并與高壓電源正極連接，當噴頭座溶液通道里充滿溶液時，溶液將帶上電紡過程中所需的電壓。

所述進液通道與供液裝置連接，可以設定紡絲溶液的供給流速。

所述進氣通道與供氣裝置連接，通過調節電紡時的進氣壓力，控制氣流的大小。

所述供液接口外有螺紋，用于外加旋入噴頭，方便更換不同內徑的紡絲噴頭。

本發明采用新的定位機構：噴頭處添加噴氣塊，噴氣塊通過微型三爪卡盤連接固定，保證噴氣塊與噴頭座的同軸度；噴頭通過輔助定位塊與噴氣塊實現輔助定位，保證噴頭在氣流中不發生擺動。

本發明克服了普通近場靜電紡絲裝置零件分散、重復裝卸的缺點，實現了紡絲裝置集成。此外，本發明將鞘層氣流引入傳統電紡過程，可以有效抑制射流的無序螺旋運動，提高射流穩定性，將有利于提高紡絲射流定位沉積的精度和紡絲納米纖維的均勻性。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構組成示意圖。