[發明專利]靜電紡絲系統和靜電紡絲方法

在審

• 申請號: 201710447023.0
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN109082714A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 李從舉;殷營營;王中林
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 金旭鵬;肖冰濱

本發明涉及靜電紡絲領域，公開了一種靜電紡絲系統和靜電紡絲方法，該系統包括：摩擦發電機，用于提供電能輸出；以及靜電紡絲裝置，用于通過所述摩擦發電機所提供的電能輸出進行靜電紡絲。本發明實現了摩擦發電機代替傳統高壓電源用于驅動靜電紡絲系統，滿足了電壓高電流小的要求，同時不需要復雜的轉換電路元件。

技術領域

本發明涉及材料制備領域，具體地涉及靜電紡絲系統和靜電紡絲方法。

背景技術

靜電紡絲技術是一種特殊的纖維制備工藝，利用高壓靜電場對高分子溶液的擊穿作用來制備微納米纖維材料，其基本原理是在噴射裝置和接收裝置間施加高壓靜電場，使紡絲液的錐體端部形成射流，并在電場中被拉伸，最終在接收裝置上形成無紡狀態的納米纖維。靜電紡絲過程中需要用高壓電源來提供靜電場，所需電源電壓高電流小，但是，為達到這一目的，現有的靜電紡絲所使用的高壓電源需要復雜的轉換電路元件。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的靜電紡絲電源轉化電路元件復雜、不方便攜帶、必須依賴電力系統等不足之處，提供一種以摩擦發電機驅動靜電紡絲的系統和靜電紡絲方法。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種靜電紡絲系統，所述靜電紡絲系統包括：摩擦發電機，用于提供電能輸出；以及靜電紡絲裝置，用于通過所述摩擦發電機所提供的電能輸出進行靜電紡絲。

優選地，所述摩擦發電機包括滑動式摩擦發電機、接觸分離式摩擦發電機、單電極式摩擦發電機、獨立式摩擦發電機或摩擦發電機組陣列。

優選地，所述摩擦發電機為圓盤式插指電極結構，包括摩擦層銅、摩擦層聚全氟乙丙烯薄膜和電極層銅。

優選地，所述靜電紡絲系統為便攜式靜電紡絲系統。

優選地，所述靜電紡絲系統還包括：能量管理電路，用于對所述摩擦發電機所提供的電能輸出進行升壓，以輸出使所述靜電紡絲裝置進行靜電紡絲的高壓。

優選地，所述能量管理電路包括以下一者或多者：倍壓整流電路、自耦升壓電路、以及三極管升壓電路。

優選地，當所述能量管理電路包括倍壓整流電路，所述倍壓整流電路包括一個或多個重復單元，每一個所述重復單元包括第一電容、第二電容、第一二極管和第二二極管，其中，所述第一電容的負端和所述摩擦發電機的輸出的一端連接，所述第一電容的正端和所述第一二極管的負電極以及第二二極管的正電極連接，所述第二電容的負端和所述摩擦發電機的輸出的另一端以及所述第一二極管的正電極連接，所述第二電容的正端和所述第二二極管的負電極連接，所述第二二極管的正電極和負電極作為所述重復單元的輸出以和另一重復單元的輸入連接。

優選地，所述第一電容和/或所述第二電容的電容參數范圍為1x10⁴-1x10⁵pF，所述重復單元的數目為10-16。

優選地，所述能量管理電路進行升壓后的高壓范圍為1500-8000伏。

優選地，所述靜電紡絲裝置包括推進裝置、注射針尖和接收裝置，其中，所述注射針尖和所述摩擦發電機的輸出的一端連接，所述接收裝置和所述摩擦發電機的輸出的另一端連接。

優選地，所述靜電紡絲裝置包括推進裝置、注射針尖和接收裝置，其中，所述注射針尖和所述能量管理電路的輸出的一端連接，所述接收裝置和所述能量管理電路的輸出的另一端連接。

本發明另一方面提供一種靜電紡絲方法，所述方法包括：通過摩擦發電機，提供電能輸出；以及通過所述摩擦發電機所提供的電能輸出進行靜電紡絲。

優選地，所述靜電紡絲方法還包括：在進行所述靜電紡絲前，對所述摩擦發電機所提供的電能輸出進行升壓，以輸出進行所述靜電紡絲的高壓。

優選地，進行所述升壓后的高壓范圍為1500-8000伏。