[實用新型]一種三維納米纖維組合體的靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201320444094.2
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN203451658U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 汝長海;王飛龍;楊湛;王蓬勃
• 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

本實用新型屬于納米纖維材料制備領域，具體涉及了一種三維納米纖維組合體的靜電紡絲裝置。

背景技術

靜電紡絲又稱電紡，對聚合物流體（流體具體可為溶液或熔體）進行靜電霧化，分裂成聚合物微小射流，在射流噴射的過程中，固化形成纖維。靜電紡絲裝置主要包括四部分組成：噴絲頭、接收裝置、聚合物流體供給系統和高壓靜電發生器，具體工作原理為：聚合物流體供給系統將聚合物流體供給到噴絲頭尖端，同時高壓靜電發生器（輸出幾千至上萬伏高壓電）作用于噴絲頭尖端，噴絲頭尖端的流體液滴表面產生大量靜電電荷，使得該位置流體液滴表面張力受靜電斥力消弱，被逐漸拉長形成帶電錐體，即俗稱的泰勒錐，當電場強度增大到特定臨界值時，毛細管頂端的流體液滴表面的電荷斥力大于其表面張力，帶電流體就會從泰勒錐的頂端噴射出來，形成帶電射流。帶電射流的溶劑會在細流噴射過程中蒸發，因而使得接收裝置上得到固化纖維。采用靜電紡絲法制備得到的纖維比用傳統紡絲方法的細得多，直徑一般在數十到上千納米，一般簡稱為納米纖維。

由于靜電紡絲制備出的納米纖維具有比表面積大和小孔尺寸等優越性能，可以在多個技術領域進行廣泛應用，如人體組織工程支架、藥物緩釋材料、催化載體、傳感器、過濾材料以及微電子與光電材料等。有關納米纖維形態和材料特性的基礎工作已經獲得充分研究和論證，目前靜電紡絲的工藝設計和開發多功能化的納米纖維是新興功能材料領域的一個研究熱點。目前現有技術采用靜電紡絲技術已經成功制備出結構多樣的納米纖維材料，這些納米纖維材料在一些具體領域中已經發揮非常重要的作用。然而在實際應用中，往往需要納米纖維沉積物具有三維立體結構，例如靜電紡絲納米纖維能夠仿生細胞外基質結構，可作為組織工程培養支架，而人體組織屬于空間幾何體，若要實現組織再生則要求培養支架滿足三維立體結構。

現有公開的三維納米纖維組合體的制備方法主要有：1）層層疊加法，該方法通過延長靜電紡絲時間獲得一定厚度納米纖維結構，但孔隙率會隨著厚度增加而降低，靜電紡絲納米纖維的包括過濾能力等的優越特性會因此降低；2）微-納混合法，該方法將直寫沉積和靜電紡絲結合，利用直寫沉積獲得微米纖維來實現立體結構，實現過程較為復雜，成本較高，且獲得的微米纖維的應用條件也受到很大限制，無法滿足實際需求；3）組裝法，該方法是將所得納米纖維膜進行再加工，通過編織或其他方法組裝成立體結構，但其工藝復雜，效率低，且再加工過程中會破壞納米纖維的原有結構。

而已公布專利中關于制備三維結構的納米纖維靜電紡絲設備多數還不能得到疏松狀的三維納米纖維組合體，或制備效果不理想。

如公開號為CN102813562A的中國專利公開了一種三維大孔徑納米級纖維支架與制備方法，將生物降解聚酯和添加劑溶解于有機溶劑中，制得紡絲原液。利用靜電紡絲工藝對上述紡絲溶液進行紡絲，獲得納米/亞微米級纖維氈。紡后48h內將纖維氈浸入到溶劑中，先進行預冷凍，再進行冷凍干燥，獲得大孔且孔洞相互貫通的立體三維支架，該技術的工藝較為繁瑣，效率低，且對紡絲進行再加工過程中會破壞納米纖維的原有結構。

又如CN102358959A的中國專利公開了一種具有三維結構的電紡纖維支架的制備方法及其制備裝置，提出將接收裝置設置為碗型，在碗型壁上制備得到三維電紡纖維，該技術中的碗型結構不利于纖維在其上的沉積，容易造成電紡纖維的斷線和纏繞團聚，制備效果不理想。

再如公開號為CN102586901A的中國專利，公開了一種三維靜電紡非織造支架材料的制備方法及其裝置，采用轉盤靜電紡絲技術，利用轉盤的轉速使得其周邊的溶液被拉伸成超細纖維，由于紡絲過程中積聚在纖維上的電荷難以迅速消散，產生靜電斥力，使得纖維之間的距離增加，使得紡絲結構呈三維疏松狀態，然而該工作控制較為復雜，且單一通過靜電斥力，實際上無法確保獲得疏松狀的三維紡絲結構。

綜上所述，目前在獲得三維納米纖維組合體方面仍存在著巨大挑戰和限制，有必要進行改進。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種三維納米纖維組合體的靜電紡絲裝置，結構簡單，容易操作，同時可制備得到疏松程度可控的三維納米纖維組合體，應用領域廣泛。

為了實現上述目的，本實用新型提供的技術方案如下：

一種三維納米纖維組合體的靜電紡絲裝置，包括高壓靜電發生器、供液裝置、噴射裝置、接收裝置，所述的接收裝置包括電機、具有回轉半徑的轉子籠、支架，電機通過旋轉軸與轉子籠連接，旋轉軸將電機的旋轉力傳遞給轉子籠，所述的電機和轉子籠安裝在支架上；其中，