[發明專利]材料表面原位包覆靜電紡絲納米纖維薄膜的方法及系統

在審

• 申請號: 201910357947.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN109972292A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 張永毅;曹玉芳;張慧超;李清文;靖嵐林
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所南昌研究院
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發明公開了一種材料表面原位包覆靜電紡絲納米纖維薄膜的方法及系統。所述系統包括注射器單元、高壓靜電發生器單元及收集裝置，所述注射器單元、收集裝置分別與高壓靜電發生器單元的正極、負極相連，所述注射器單元和/或收集裝置還與一驅動與傳動裝置連接，所述驅動與傳動裝置至少用以驅使所述注射器單元和/或收集裝置沿選定方向自由移動。所述方法包括：通過高壓靜電發生器單元、驅動與傳動裝置及旋轉裝置的控制，使所述靜電紡絲液通過靜電紡絲技術在待原位包覆的材料表面原位形成靜電紡絲納米纖維薄膜。本發明可有效實現不同厚度、孔隙率、不同直徑納米纖維隔膜在材料表面均勻原位包覆，大大降低界面接觸電阻。

技術領域

本發明涉及一種原位靜電紡絲設備，具體涉及一種在材料表面原位包覆靜電紡絲納米纖維薄膜的方法及系統，屬于儲能領域及纖維超級電容器領域。

背景技術

納米纖維在生物醫學、食品、儲能、機械、環保等多個領域具有廣泛的應用前景。靜電紡絲因其制造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質種類繁多、工藝可控等優點，已成為有效制備有機、有機/無機復合和無機納米纖維的主要途徑之一。

目前，業界大量的研究工作致力于靜電紡絲裝置的設計、靜電紡絲溶液的配置來制備不同組成、不同直徑大小、不同孔隙率、不同物理化學特性、結構可控、高質量的靜電紡納米纖維膜。公開號為CN104018237A的中國專利涉及一種靜電紡絲隔膜厚度調節裝置以及使用該靜電紡絲膜厚度調節裝置的靜電紡絲機；公開號為CN108893788A的中國專利涉及一種靜電紡絲裝置，通過改造紡絲噴射裝置，來解決現有的多針靜電紡絲技術存在的針頭容易出現堵塞和生產效率低的技術問題；公開號為CN107829157A的中國專利涉及一種靜電紡絲技術，通過PLC對舵機進行相應控制，使得位置多維改變與納米纖維形狀改變可以在同一設備實現，得到高質量的靜電紡絲納米纖維薄膜。

現有技術中基于不同靜電紡絲設備得到的高質量納米纖維薄膜，然后根據實際應用，手動包覆在材料表面，應用在食品包裝及保鮮、高溫過濾、高效催化、生物組織工程、光電器件、航天器材等方面。但是這些現有技術均存在一些問題，例如：手動包覆靜電紡絲納米纖維薄膜在材料表面，工藝復雜、組裝繁瑣、成本高、耗時、組裝出來的結構粗糙難控制、靜電紡納米纖維薄膜靈活性太差(只能實現所要包覆的材料單面包覆)；包覆的靜電紡絲納米纖維薄膜與被包覆的材料表面形成較差的納米界面結構性能，例如界面吸附性差、界面接觸電阻高、界面結構不穩定。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種材料表面原位包覆靜電紡絲納米纖維薄膜的方法及系統，以克服現有技術的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種材料表面原位包覆靜電紡絲納米纖維薄膜的系統，其包括用以盛裝靜電紡絲液的注射器單元、高壓靜電發生器單元及收集裝置，所述注射器單元與高壓靜電發生器單元的正極相連，所述收集裝置與高壓靜電發生器單元的負極相連，所述注射器單元和/或所述收集裝置與一驅動與傳動裝置連接，所述驅動與傳動裝置用以驅使所述注射器單元和/或所述收集裝置沿選定方向自由移動。

在一實施方案之中，所述收集裝置包括待原位包覆的材料和旋轉裝置，所述待原位包覆的材料設置于所述旋轉裝置上，且與所述高壓靜電發生器單元的負極相連。

在一實施方案之中，所述收集裝置包括導電體接收器、待原位包覆的材料和旋轉裝置，所述導電體接收器與所述高壓靜電發生器單元的負極相連，所述待原位包覆的材料設置于所述旋轉裝置上，且固定設于所述導電體接收器上方。

本發明實施例還提供了一種材料表面原位包覆靜電紡絲納米纖維薄膜的方法，它是依據前述的系統而實施，其包括：

提供注射器單元，所述注射器單元內盛裝有靜電紡絲液；