[發(fā)明專利]一種可控靜電紡絲裝置和方法

在審

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111910269A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 王飛鵬;申子嘉;李劍;陳偉根;黃正勇;潘建宇;王強;譚亞雄;王有元;杜林;周湶
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

本發(fā)明公開了一種可控靜電紡絲裝置，包括高壓靜電發(fā)生器、金屬導電底板、供料系統(tǒng)、異形接收器、電絲沉積軌跡控制系統(tǒng)；供料系統(tǒng)和金屬導電底板均與高壓靜電發(fā)生器電連接，高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的高壓靜電場對供料系統(tǒng)噴出的電紡溶液進行控制；異形接收器設在金屬導電底板上，接收、沉積供料系統(tǒng)噴出的電絲；電絲沉積軌跡控制系統(tǒng)設置于異形接收器的背面。本發(fā)明可實現(xiàn)電絲沉積軌跡的個性化控制，實現(xiàn)對納米纖維連續(xù)或者間斷的三維結構的構建，并且可對三維結構的形狀、納米纖維的密度、納米纖維層的層間距離、納米纖維膜的厚度進行控制，使得構建任意形狀的三維納米纖維結構成為可能，擴展了納米纖維的應用場景，具有較大的科研和商業(yè)價值。

技術領域

本發(fā)明屬于靜電紡絲技術領域，具體涉及一種可控靜電紡絲裝置和方法。

背景技術

電紡絲自發(fā)明以來獲得了快速發(fā)展，并且已經(jīng)成為目前納米纖維膜的主要制備方法。其原理是：在強靜電場的作用下，電紡液從噴絲裝置的針頭尖端被拉伸來，繼而形成連續(xù)射流后在接近接收裝置時固化成直徑范圍從幾納米到亞微米的纖維絲。

電紡絲制備的納米纖維由于具有比表面積大、高孔隙率、直徑超細、特有的表面吸附性等特點，使其迅速發(fā)展成為一種具有非常廣闊的應用前景的材料，在生物醫(yī)藥、過濾分離、高性能織物等領域的應用非常廣泛，目前電紡絲技術被學術界和工業(yè)界認為是21世紀納米纖維工業(yè)化最有希望的工藝方法。

為了實現(xiàn)電紡絲收集過程穩(wěn)定可控，也為了獲得特殊的納米纖維的形態(tài)，目前，基于接收設備差異的改進方法，相關研究報道也已有很多，包括使用金屬板、金屬網(wǎng)、多孔金屬篩等作為接收設備。然而，這些方法所得到的納米纖維膜往往平鋪在收集設備上，納米纖維層與層之間幾乎沒有任何空間而是彼此疊加在一起，納米纖維無法構筑精準可控的三維結構，且難以形成較厚的納米纖維膜。

中國發(fā)明專利一種電紡絲裝置(公開號CN103334165A)中采用雙筒網(wǎng)收集器用于引導電紡納米纖維形成多層三維結構，實現(xiàn)對柱狀納米纖維過濾器的快速制造，但存在如下缺點：可構筑的三維結構單一，只可以用于對柱狀三維結構的制造。另外，構筑的柱狀納米纖維三維結構無法調控，導致制品質量無法控制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供可實現(xiàn)精準可控地構建任意形狀的納米纖維三維結構的靜電紡絲裝置和方法。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種可控靜電紡絲裝置，包括高壓靜電發(fā)生器、金屬導電底板、供料系統(tǒng)、異形接收器、電絲沉積軌跡控制系統(tǒng)；

所述供料系統(tǒng)和金屬導電底板均與所述高壓靜電發(fā)生器電連接，所述高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的高壓靜電場對供料系統(tǒng)噴出的電紡溶液進行控制；

所述異形接收器設在所述金屬導電底板上，接收供料系統(tǒng)噴出的電絲并使電絲在異形接收器上沉積；

所述電絲沉積軌跡控制系統(tǒng)設置于異形接收器的背面，可實現(xiàn)電絲沉積軌跡的個性化控制，從而使得電絲沉積出的納米纖維具備預計的結構特征。

進一步，所述電絲沉積軌跡控制系統(tǒng)包括金屬片組和金屬片運動控制器；金屬片組設置于異形接收器的背面；所述金屬片組與金屬片運動控制器電連接，金屬片運動控制器控制金屬片組的運動軌跡。

進一步，所述金屬片運動控制器包括數(shù)字鍵盤、彩色液晶顯示屏、高速DSP主控芯片、運動控制電機，支持多種通訊方式(例如：U盤通訊、網(wǎng)絡通訊或USB通訊)，支持完全脫機獨立控制，支持U盤升級系統(tǒng)，支持斷電續(xù)切功能。

進一步，所述運動控制電機包括X向電機、Y向電機、Z向電機，可分別控制金屬片X軸、Y軸、Z軸的運動。

進一步，所述異形接收器為多個首尾相連的“V”型結構或“蜂窩”型結構。

進一步，所述金屬導電底板接地。