一种激光诱导空泡静电纺丝装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种激光诱导空泡静电纺丝装置，包括用于盛装纺丝溶液的储液池、设置于所述储液池上方并用于收集纺丝射流的收集板、用于在所述储液池内的纺丝溶液中通过光学击穿产生空化现象并形成空泡的激光器，以及用于对空泡在纺丝溶液的液面破碎后产生的纺丝射流形成朝向所述收集板的吸引作用的吸引机构；所述储液池的壁板透明，且所述激光器的功率可调。本发明专利技术所公开的激光诱导空泡静电纺丝装置，通过激光器产生激光作用于纺丝溶液，再利用激光诱导空化原理产生空泡，空泡的尺寸大小受激光器的激光功率控制，因此可以方便、精确地控制空泡的尺寸大小，满足不同情况的纳米纤维的工业生产需求，提高气泡纺丝纤维的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种激光诱导空泡静电纺丝装置
本专利技术涉及静电纺丝
，特别涉及一种激光诱导空泡静电纺丝装置。
技术介绍
气泡静电纺丝技术是在改变了传统静电纺丝喷头(直径在毫米级的毛细管)的基础上，应用气泡动力学原理，通过在纺丝的自由液面上形成许多气泡式凸起(类似于传统的泰勒锥)，气泡是一种日常生活和工业生产中司空见惯的现象。最简单的产生气泡的方法就是将气体强制性的通入到液体中，便可以产生大量气泡。形成的气泡大小和强度主要取决于通气量、外界环境以及液体表面张力的大小；通常情况下，气泡下表面的压力大于其上表面的压力，从而推动气泡不断上升、变形；当气泡上升至液体表面处时，由于液体内部分子对它的吸引力大于外部气体分子对它的吸引力，从而使液体表面有向内收缩的趋势，即为表面张力，当电场力大于溶液气泡的表面张力时，会有无数射流飞出，射流在高压电场中被电场力不断拉伸细化而形成纳米纤维。气泡静电纺丝是批量生产纳米纤维的主要方法之一，生产的纳米材料主要包括光滑的纳米材料、珠纤维、纳米多孔材料、纳米颗粒、纳米卷曲材料和纳米纱。纳米多孔纤维由于具有相对密度低、强度高、重量轻、隔音、隔热、透气性好等优点具有非常广泛的应用前景，因此广泛应用于生物医学、能源安全、复合材料等领域。然而，传统的气泡静电纺丝方法，气泡的形成受多种因素共同影响，气泡产生时的参数随机性太强，气泡的大小难以精确控制，极大影响了气泡纺丝纤维的质量和产量。因此，如何使静电纺丝时的气泡尺寸可控，并提高气泡纺丝纤维的质量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光诱导空泡静电纺丝装置，能够使静电纺丝时的气泡尺寸可控，并提高气泡纺丝纤维的质量。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种激光诱导空泡静电纺丝装置，包括用于盛装纺丝溶液的储液池、设置于所述储液池上方并用于收集纺丝射流的收集板、用于在所述储液池内的纺丝溶液中通过光学击穿产生空化现象并形成空泡的激光器，以及用于对空泡在纺丝溶液的液面破碎后产生的纺丝射流形成朝向所述收集板的吸引作用的吸引机构；所述储液池的壁板透明，且所述激光器的功率可调。优选地，所述吸引机构包括静电辅助装置，所述静电辅助装置的电极对分别接通所述储液池内的纺丝溶液和所述收集板，且所述储液池内的纺丝溶液与所述收集板间的电场方向朝向所述收集板。优选地，所述静电辅助装置内设置有用于调节电场强度的场强调节模块。优选地，所述激光器设置于所述储液池的底部，且其激光出射方向正对所述储液池的底板。优选地，所述激光器可在水平面内自由移动。优选地，所述激光器的底部设置有可水平运动的运动平台，且所述运动平台的运动速度可调。优选地，所述运动平台内设置有驱动电机和用于控制所述驱动电机的转速和方向的控制器。优选地，所述激光器内设置有用于调节出射激光功率的功率调节模块。优选地，所述收集板可相对于所述储液池进行垂向升降。本专利技术所提供的激光诱导空泡静电纺丝装置，主要包括储液池、收集板、激光器和吸引机构。其中，储液池主要用于盛装纺丝溶液，而收集板设置在储液池上方，主要用于收集在纺丝溶液表面产生的纺丝射流。激光器主要用于产生大功率激光，并作用在储液池内的纺丝溶液中，当激光聚焦在纺丝溶液中时，激光与纺丝溶液相互作用发生光学击穿，局部压力低于该温度的饱和蒸汽或液体中局部温度高于常压下饱和蒸汽温度，产生空化现象，空化现象则伴随着空泡的产生。空泡产生后会逐渐上升，而随着空泡的上升，泡内的压力逐渐大于周围液体的静压力，空泡到达液面时，空泡表面所受到的电场力大于空泡本身的表面张力，空泡破裂在纺丝溶液的液面上形成无数射流。而吸引机构主要用于对这些纺丝射流形成吸引作用，使其趋向于朝着收集板所在的位置运动，如此，纺丝射流在空中运动时，受到吸引机构的吸引作用，经过摆动、拉伸细化等过程，最终聚集到收集板上固化沉积为纳米纤维膜。同时，储液池的壁板是透明的，可方便激光器产生的激光透过，并且激光器的功率是可调的，可根据实际需求调节功率大小，而激光器的出射激光的功率，直接影响了空化现象的剧烈程度，进而影响形成的空泡的尺寸大小。因此，本专利技术所提供的激光诱导空泡静电纺丝装置，通过激光器产生激光作用于纺丝溶液，再利用激光诱导空化原理产生空泡，空泡的尺寸大小受激光器的激光功率控制，因此可以方便、精确地控制空泡的尺寸大小，满足不同情况的纳米纤维的工业生产需求，提高气泡纺丝纤维的质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。其中，图1中：储液池—1，收集板—2，激光器—3，静电辅助装置—4，运动平台—5。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。在本专利技术所提供的一种具体实施方式中，激光诱导空泡静电纺丝装置主要包括储液池1、收集板2、激光器3和吸引机构。其中，储液池1主要用于盛装纺丝溶液，而收集板2设置在储液池1上方，主要用于收集在纺丝溶液表面产生的纺丝射流。激光器3主要用于产生大功率激光，并作用在储液池1内的纺丝溶液中，当激光聚焦在纺丝溶液中时，激光与纺丝溶液相互作用发生光学击穿，局部压力低于该温度的饱和蒸汽或液体中局部温度高于常压下饱和蒸汽温度，产生空化现象，空化现象则伴随着空泡的产生。空泡产生后会逐渐上升，而随着空泡的上升，泡内的压力逐渐大于周围液体的静压力，空泡到达液面时，空泡表面所受到的电场力大于空泡本身的表面张力，空泡破裂在纺丝溶液的液面上形成无数射流。吸引机构主要用于对这些纺丝射流形成吸引作用，使其趋向于朝着收集板2所在的位置运动，如此，纺丝射流在空中运动时，受到吸引机构的吸引作用，经过摆动、拉伸细化等过程，最终聚集到收集板2上固化沉积为纳米纤维膜。同时，储液池1的壁板是透明的，可方便激光器3产生的激光透过，并且激光器3的功率是可调的，可根据实际需求调节功率大小，而激光器3的出射激光的功率，直接影响了空化现象的剧烈程度，进而影响形成的空泡的尺寸大小。因此，本实施例所提供的激光诱导空泡静电纺丝装置，通过激光器3产生激光作用于纺丝溶液，再利用激光诱导空化原理产生空泡，空泡的尺寸大小受激光器3的激光功率控制，因此可以方便、精确地控制空泡的尺寸大小，满足不同情况的纳米纤维的工业生产需求，提高气泡纺丝纤维的质量。在关于吸引机构的一种优选实施方式中，该吸引机构具体包括静电辅助装置4。该静电辅助装置4上设置有一对电极对，并且该电极对的电极分别接通储液池1内的纺丝溶液和收集板2——收集板2为金属板。如此在纺丝溶液与收集板2之间就形成了定向静电场，并且该电场的电场方向朝向收集板2。比如，静电辅助装置4的正电极与储液池1的纺丝溶液接通，同时静电辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光诱导空泡静电纺丝装置，其特征在于，包括用于盛装纺丝溶液的储液池(1)、设置于所述储液池(1)上方并用于收集纺丝射流的收集板(2)、用于在所述储液池(1)内的纺丝溶液中通过光学击穿产生空化现象并形成空泡的激光器(3)，以及用于对空泡在纺丝溶液的液面破碎后产生的纺丝射流形成朝向所述收集板(2)的吸引作用的吸引机构；所述储液池(1)的壁板透明，且所述激光器(3)的功率可调。

【技术特征摘要】
1.一种激光诱导空泡静电纺丝装置，其特征在于，包括用于盛装纺丝溶液的储液池(1)、设置于所述储液池(1)上方并用于收集纺丝射流的收集板(2)、用于在所述储液池(1)内的纺丝溶液中通过光学击穿产生空化现象并形成空泡的激光器(3)，以及用于对空泡在纺丝溶液的液面破碎后产生的纺丝射流形成朝向所述收集板(2)的吸引作用的吸引机构；所述储液池(1)的壁板透明，且所述激光器(3)的功率可调。2.根据权利要求1所述的激光诱导空泡静电纺丝装置，其特征在于，所述吸引机构包括静电辅助装置(4)，所述静电辅助装置(4)的电极对分别接通所述储液池(1)内的纺丝溶液和所述收集板(2)，且所述储液池(1)内的纺丝溶液与所述收集板(2)间的电场方向朝向所述收集板(2)。3.根据权利要求2所述的激光诱导空泡静电纺丝装置，其特征在于，所述静电辅助装置(4)内设置有用于调节电场强度的场强调节模块。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱自明，谢伟涛，孙陆逊，吴文杰，黄楚云，陈新度，王晗，房飞宇，曾俊，梁烽，黄佳旭，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44