[發明專利]一種激光誘導空泡靜電紡絲裝置

有效

• 申請號: 201710243713.4
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106868610B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 朱自明;謝偉濤;孫陸遜;吳文杰;黃楚云;陳新度;王晗;房飛宇;曾俊;梁烽;黃佳旭
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開一種激光誘導空泡靜電紡絲裝置，包括用于盛裝紡絲溶液的儲液池、設置于所述儲液池上方并用于收集紡絲射流的收集板、用于在所述儲液池內的紡絲溶液中通過光學擊穿產生空化現象并形成空泡的激光器，以及用于對空泡在紡絲溶液的液面破碎后產生的紡絲射流形成朝向所述收集板的吸引作用的吸引機構；所述儲液池的壁板透明，且所述激光器的功率可調。本發明所公開的激光誘導空泡靜電紡絲裝置，通過激光器產生激光作用于紡絲溶液，再利用激光誘導空化原理產生空泡，空泡的尺寸大小受激光器的激光功率控制，因此可以方便、精確地控制空泡的尺寸大小，滿足不同情況的納米纖維的工業生產需求，提高氣泡紡絲纖維的質量。

技術領域

本發明涉及靜電紡絲技術領域，特別涉及一種激光誘導空泡靜電紡絲裝置。

背景技術

氣泡靜電紡絲技術是在改變了傳統靜電紡絲噴頭(直徑在毫米級的毛細管)的基礎上，應用氣泡動力學原理，通過在紡絲的自由液面上形成許多氣泡式凸起(類似于傳統的泰勒錐)，氣泡是一種日常生活和工業生產中司空見慣的現象。最簡單的產生氣泡的方法就是將氣體強制性的通入到液體中，便可以產生大量氣泡。形成的氣泡大小和強度主要取決于通氣量、外界環境以及液體表面張力的大小；通常情況下，氣泡下表面的壓力大于其上表面的壓力，從而推動氣泡不斷上升、變形；當氣泡上升至液體表面處時，由于液體內部分子對它的吸引力大于外部氣體分子對它的吸引力，從而使液體表面有向內收縮的趨勢，即為表面張力，當電場力大于溶液氣泡的表面張力時，會有無數射流飛出，射流在高壓電場中被電場力不斷拉伸細化而形成納米纖維。

氣泡靜電紡絲是批量生產納米纖維的主要方法之一，生產的納米材料主要包括光滑的納米材料、珠纖維、納米多孔材料、納米顆粒、納米卷曲材料和納米紗。納米多孔纖維由于具有相對密度低、強度高、重量輕、隔音、隔熱、透氣性好等優點具有非常廣泛的應用前景，因此廣泛應用于生物醫學、能源安全、復合材料等領域。

然而，傳統的氣泡靜電紡絲方法，氣泡的形成受多種因素共同影響，氣泡產生時的參數隨機性太強，氣泡的大小難以精確控制，極大影響了氣泡紡絲纖維的質量和產量。

因此，如何使靜電紡絲時的氣泡尺寸可控，并提高氣泡紡絲纖維的質量，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種激光誘導空泡靜電紡絲裝置，能夠使靜電紡絲時的氣泡尺寸可控，并提高氣泡紡絲纖維的質量。

為解決上述技術問題，本發明提供一種激光誘導空泡靜電紡絲裝置，包括用于盛裝紡絲溶液的儲液池、設置于所述儲液池上方并用于收集紡絲射流的收集板、用于在所述儲液池內的紡絲溶液中通過光學擊穿產生空化現象并形成空泡的激光器，以及用于對空泡在紡絲溶液的液面破碎后產生的紡絲射流形成朝向所述收集板的吸引作用的吸引機構；所述儲液池的壁板透明，且所述激光器的功率可調。

優選地，所述吸引機構包括靜電輔助裝置，所述靜電輔助裝置的電極對分別接通所述儲液池內的紡絲溶液和所述收集板，且所述儲液池內的紡絲溶液與所述收集板間的電場方向朝向所述收集板。

優選地，所述靜電輔助裝置內設置有用于調節電場強度的場強調節模塊。

優選地，所述激光器設置于所述儲液池的底部，且其激光出射方向正對所述儲液池的底板。

優選地，所述激光器可在水平面內自由移動。

優選地，所述激光器的底部設置有可水平運動的運動平臺，且所述運動平臺的運動速度可調。

優選地，所述運動平臺內設置有驅動電機和用于控制所述驅動電機的轉速和方向的控制器。

優選地，所述激光器內設置有用于調節出射激光功率的功率調節模塊。

優選地，所述收集板可相對于所述儲液池進行垂向升降。