[發明專利]一種圖案化靜電紡絲裝置

在審

• 申請號: 201910442029.8
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110004504A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 張有忱;陳曉青;李好義;李相男;戴雄飛;陳琪琪;丁玉梅;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種圖案化靜電紡絲裝置，主要包括供液裝置、高壓靜電發生器、接收網簾、激振器、頻率調節器、底板、復位彈簧、頻率接收板、磁性顆粒及導輥。供液裝置與高壓靜電發生器連接，接收網簾通過四個導輥固定并橫向移動。頻率接收板上鋪有一層磁性顆粒，右側連接激振器和頻率調節器。頻率接收板下方放置一塊底板，板上均勻陣列安裝多個復位彈簧，底板接地。通過調節頻率調節器改變頻率接收板上的磁性顆粒形成不同的圖案化聚集形態，進而實現不同圖案化的纖維膜收集。本發明靜電紡絲裝置可在一個基板上實現多種圖案化的模板調節，減少材料浪費。該裝置控制系統簡單，操作方便，加工成本低，可用于圖案化紡絲的批量化生產和細胞培養等相關應用。

技術領域

本發明屬于靜電紡絲裝置領域，特別涉及一種圖案化靜電紡絲及方法。

背景技術

靜電紡絲技術是一種能夠直接、連續制備納米纖維的方法，被行業公認為是宏量制備納米纖維的重要途經之一。靜電紡絲技術制備的納米纖維具有纖維直徑小，孔隙率高，比表面積大等優良特性。近年來，制備具有特定圖案和排列形式的納米纖維膜，在組織工程、細菌培養、傳感器、催化、復合增強材料和過濾等方面都具有重要的應用前景。

在靜電紡絲過程中，由于纖維射流受到電荷排斥力、流體擾動等多種因素的影響，難以實現納米纖維在接收板的準確定位和沉積圖案成型。為了解決這一問題，近年來各種方法被用來控制靜電紡納米纖維的圖案結構。中國專利CN103696024A公開了一種可控圖案化電紡絲纖維聚集體的制備方法，通過使用有圖案的模板，改變空間電場分布，從而引導納米纖維的定向沉積，制備得到圖案化納米纖維膜。此方法對模板材料需求量較大，需要提前設計和自制各種各樣的模板，以獲得各種圖案化的納米纖維膜。中國專利CN104018236A公開了一種納米纖維批量圖案化裝置，通過調節噴氣嘴的氣體射流方向以及射流流量來控制納米纖維在基板上的排列和成型。該裝置對噴氣系統的精準度要求和加工成本都非常高，且氣流方向和氣流量對纖維圖案化成型的控制仍然有限。

因此，需要發明一種能在一個基板上調節多種圖案化的模板，并且控制系統簡單方便，這樣既可減少材料的浪費，又能極大的降低加工成本，有利于圖案化紡絲的批量化生產和應用。

發明內容

本發明提出一種圖案化靜電紡絲裝置，通過調節激振器控制磁性顆粒的聚合形態來改變接收板模板的形狀，進而控制納米纖維沉積在接收網簾上圖案化成型。目的在于提供一種可實現電紡絲過程中多種圖案化納米纖維制備的納米纖維制備裝置及方法。

本發明采用的技術方案是：一種圖案化靜電紡絲裝置，主要包括供液裝置、高壓靜電發生器、接收網簾、激振器、頻率調節器、底板、復位彈簧、頻率接收板、磁性顆粒及導輥，供液裝置針頭連接一個高壓靜電發生器，下方5-30cm處設一塊接收網簾，接收網簾通過四個導輥固定并橫向移動；接收網簾正下方6-15mm處放置一塊頻率接收板，頻率接收板上鋪有一層磁性顆粒，右側連接激振器和頻率調節器，磁性顆粒密度小，質量輕，在激振器作用下可以在頻率接收板上彈跳起來。頻率接收板下方8-15mm處放置一塊底板，板上均勻陣列安裝多個復位彈簧，底板接地；頻率調節器調節不同的頻率，通過激振器傳輸到頻率接收板，頻率接收板上的磁性顆粒可形成不同的圖案化聚集形態，進而實現多種圖案化的纖維收集。

本發明一種圖案化靜電紡絲裝置，磁性顆粒大小均一，直徑1-3mm，形狀為球體或正方體，材質為帶磁性的磁鐵，也可為其他密度在5-10g/cm³之間的帶磁性輕質金屬材料。磁性顆粒密度不宜過大，在激振器作用下跳動的幅度可達5-15mm。

本發明一種圖案化靜電紡絲裝置，頻率接收板面積比接收網簾稍大，整體材質為不導電高聚物材質，板厚2-5mm，頻率接收板四個邊安裝有高為5-8mm的側壁。防止磁性顆粒在頻率接收板上振動過程中掉落。

本發明一種圖案化靜電紡絲裝置，復位彈簧為鐵、鈷、鎳或其合金，可被磁性材料吸引。復位彈簧直徑2-6mm，彈性較好，可被磁性顆粒穩定的吸附在頻率接收板底面。