以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置制造方法及图纸

技术编号:15716083 阅读:222 留言:0更新日期:2017-06-28 13:21
本实用新型专利技术公开了一种以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,属于复合纳米纤维膜的制备领域,其结构包括组合使用的静电纺丝装置、提拉装置和还原装置,静电纺丝装置、提拉装置和还原装置均位于封闭装置内;所述静电纺丝装置包括高压发生器、微量泵、针管和操作平台,所述提拉装置包括推进泵、连杆和储液装置,所述还原装置的内部空间分为两层,还原装置内部可实现真空状态。本实用新型专利技术的装置巧妙合理、所用电纺技术与提拉技术操作简单、成本低廉、易于控制,所得石墨烯薄膜均匀完整、易于进行功能化修饰,且可通过控制电纺纤维网络的形貌对其图案化进行简单调控,为石墨烯薄膜的进一步研发与应用创造了条件。

Device for preparing patterned graphene film on an electrospun fiber network using a Czochralski method

The utility model discloses a device for preparing patterned graphene films by Czochralski method in electrospun fiber network, belongs to the field of preparation of composite nano fiber membrane, its structure includes electrostatic spinning device, using a combination of lifting device and reduction device, electrostatic spinning device, lifting device and device are located in closed reduction in the device; the electrostatic spinning device comprises a high pressure generator, micro pump, needle and operating platform, the lifting device comprises a propulsion pump, connecting rod and a liquid storage device, wherein the reduction unit interior space is divided into two layers, the device can realize the reduction of internal vacuum. The device of the utility model is reasonable, the electrospinning technology and coating technology has the advantages of simple operation, low cost, easy to control, the graphene film uniform complete and easy functionalization, and the morphology control of electrospun fiber network for simple control of the patterned, creates conditions for further development and application of graphite graphene thin films.

【技术实现步骤摘要】
以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置
本技术涉及复合纳米纤维膜的制备领域,具体地说是一种以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置。
技术介绍
石墨烯是近十年来纳米碳材料领域内最耀眼的明星,其独特的二维晶体结构,赋予了它一系列独特的物理化学特性。自首次通过试验制备出后,它便引起了国内外学者的广泛关注,研究兴趣也从关注其独特的物理化学特性逐步向微电子、生物医学等应用领域拓展。由石墨烯制成的薄膜具有化学稳定性好、透明度高、导电性强、机械强度大、生物相容性好等一系列优点,在光电元件、组织培养等诸多领域有着巨大的应用前景,正逐步成为研究热点。已有研究表明,石墨烯薄膜对骨髓间充质干细胞、神经干细胞、多能诱导干细胞等多种哺乳类细胞具有很高的亲和性,能够支持细胞的黏附、增殖及分化。而通过光刻、电纺、微加工等手段制得的图案化石墨烯薄膜表面含有丰富的拓扑结构和微观组织,有望成为新一代细胞培养平台和组织支架。业内已有一些制备图案化石墨烯薄膜的尝试,但现存工艺仍不成熟,存在薄膜均匀性差、制备工艺复杂、不易于大规模生产等一系列缺陷。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足,本技术的目的在于提供一种以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,该装置所用的电纺技术与提拉技术操作简单、成本低廉、易于控制,所得石墨烯薄膜均匀完整、易于进行功能化修饰,且可通过控制电纺纤维网络的形貌对其图案化进行简单调控。本技术解决其技术问题所采取的技术方案为:以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,包括组合使用的静电纺丝装置、提拉装置和还原装置,静电纺丝装置、提拉装置和还原装置均位于封闭装置内;所述静电纺丝装置包括高压发生器、微量泵、针管和操作平台,所述操作平台的下方设有调节操作平台高度的升降装置,操作平台的台面上设有承载载玻片的铝箔纸;所述针管位于铝箔纸的正上方,针管与微量泵相连通且在底端设有喷头;所述高压发生器的正极与所述针管相连,高压发生器的负极与所述铝箔纸相连;所述提拉装置包括推进泵、连杆和储液装置,所述连杆纵向布置且与推进泵相连,储液装置为顶端开口的凹槽且位于连杆的正下方;所述还原装置的内部空间分为两层,还原装置内部可实现真空状态。进一步的技术方案为:所述的推进泵倒置后与所述连杆相连接。推进泵倒置后,由泵体和连杆相连接,与和推进杆连接相比,连接更加牢固,避免了推进杆的晃动,推进也更加稳定,从而使连杆的移动更加精确。进一步的技术方案为:所述的封闭装置为可打开的有机玻璃罩。有机玻璃罩既能将装置与外界隔离,又不影响对装置工作过程的观察,在制备工作的准备阶段,可将有机玻璃罩打开,调整操作平台的高度以及连杆与储液装置之间的距离等,准备工作完成后,装置工作过程中,应使用有机玻璃罩将装置与外界隔离。为实现对推进泵的有效支撑,进一步的技术方案为:所述的推进泵安装在支撑平台上。进一步的技术方案为:所述升降装置包括丝杠和螺母套,所述丝杠安装在操作平台底面的四个角处,所述螺母套分别与丝杠相配合,所述螺母套同步旋转驱动所述丝杠做往复直线运动。通过丝杠传动副调整操作平台的高度,精确度高,可以实现铝箔纸与针管的喷头之间微小距离的调整。一种可选择的技术方案为:所述螺母套通过驱动齿轮进行驱动,两个相邻的驱动齿轮之间设置有传动齿轮以实现驱动齿轮同步旋转,主动驱动齿轮与摇柄之间通过锥齿轮传动机构相连接。另一种可选择的技术方案为:所述螺母套通过驱动蜗轮进行驱动,两个相邻的驱动蜗轮之间设置有传动蜗轮以实现驱动蜗轮同步旋转,主动驱动蜗轮与摇柄之间通过蜗轮蜗杆机构相连接,摇柄安装在蜗杆的末端。锥齿轮传动机构或者蜗轮蜗杆机构在传递动作的过程中,改变了动作的传递方向,便于人们的操作。进一步的技术方案为:所述铝箔纸与所述针管上的喷头之间的垂直距离为15~20cm。在该距离下,静电纺丝的效果最好。进一步的技术方案为:所述针管由玻璃或者塑料制成。进一步的技术方案为:所述连杆为玻璃棒或者聚四氟乙烯杆。本技术的有益效果是:可依次完成电纺纤维网络的制备、图案化氧化石墨烯薄膜的制备和图案化石墨烯薄膜的制备,所用电纺技术操作简单、成本低廉、易于控制,所用提拉技术操作简单、成本低廉、易于控制,通过本装置所制得石墨烯薄膜易于进行功能化修饰,且石墨烯薄膜平整、均匀,可完全包裹住电纺纤维,利用本技术所述装置可通过改变电纺纤维的形貌简单实现石墨烯薄膜图案化的调控。附图说明图1为本技术实施例静电纺丝装置的结构示意图;图2为本技术实施例提拉装置的结构示意图;图3为本技术实施例一所制得的图案化氧化石墨烯薄膜的原子力显微镜3D图;图4为本技术实施例二所制得的图案化氧化石墨烯薄膜的扫描电子显微镜图。图中:1针管,2喷头,3载玻片,4铝箔纸,5操作平台,6高压发生器,7第一有机玻璃罩,8推进泵,9连杆,10第二有机玻璃罩,11储液装置,12支撑平台。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步的描述:实施例一:以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,包括组合使用的静电纺丝装置、提拉装置和还原装置,静电纺丝装置、提拉装置和还原装置均位于封闭装置内。如图1所示,所述静电纺丝装置包括高压发生器6、微量泵、针管1和操作平台5,所述操作平台5的下方设有调节操作平台5高度的升降装置,操作平台5的台面上设有承载载玻片3的铝箔纸4;所述针管1位于铝箔纸4的正上方,针管1与微量泵相连通且在底端设有喷头2;所述高压发生器6的正极与所述针管1相连,高压发生器6的负极与所述铝箔纸4相连。如图2所示,所述提拉装置包括推进泵8、连杆9和储液装置11,所述连杆9纵向布置且与推进泵8相连,储液装置11为顶端开口的凹槽且位于连杆9的正下方。所述还原装置的内部空间分为两层的玻璃真空干燥器,还原装置内部可实现真空状态。还原装置在工作时,水合肼溶液位于还原装置的第一层,氧化石墨烯薄膜位于还原装置的第二层,在整个还原过程中,还原装置处于真空状态。静电纺丝装置、提拉装置和还原装置位于同一个工作台上,本实施例中,静电纺丝装置外部罩有第一有机玻璃罩7,提拉装置的外部罩有第二有机玻璃罩10,也可将静电纺丝装置、提拉装置和还原装置罩在一个整体的可打开的有机玻璃罩内。有机玻璃罩既能将装置与外界隔离,又不影响对装置工作过程的观察,在制备工作的准备阶段,可将有机玻璃罩打开,调整操作平台的高度以及连杆与储液装置之间的距离等,准备工作完成后,装置工作过程中,应使用有机玻璃罩将装置与外界隔离。所述的推进泵8倒置后与所述连杆9相连接。推进泵8倒置后,由泵体和连杆9相连接,与和推进杆连接相比,连接更加牢固,避免了推进杆的晃动,推进也更加稳定,从而使连杆9的移动更加精确。为实现对推进泵8的有效支撑,所述的推进泵8安装在支撑平台12上。所述升降装置包括丝杠和螺母套,所述丝杠安装在操作平台底面的四个角处,所述螺母套分别与丝杠相配合,所述螺母套同步旋转驱动所述丝杠做往复直线运动。通过丝杠传动副调整操作平台的高度,精确度高,可以实现铝箔纸与针管的喷头之间微小距离的调整。所述螺母套通过驱动齿轮进行驱动,两个相邻的驱动齿轮之间设置有传动齿轮以实现驱动齿轮同步旋转,主动驱动齿轮与摇柄之间本文档来自技高网...
以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置

【技术保护点】
以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,其特征是,包括组合使用的静电纺丝装置、提拉装置和还原装置,静电纺丝装置、提拉装置和还原装置均位于封闭装置内;所述静电纺丝装置包括高压发生器、微量泵、针管和操作平台,所述操作平台的下方设有调节操作平台高度的升降装置,操作平台的台面上设有承载载玻片的铝箔纸;所述针管位于铝箔纸的正上方,针管与微量泵相连通且在底端设有喷头;所述高压发生器的正极与所述针管相连,高压发生器的负极与所述铝箔纸相连;所述提拉装置包括推进泵、连杆和储液装置,所述连杆纵向布置且与推进泵相连,储液装置为顶端开口的凹槽且位于连杆的正下方;所述还原装置的内部空间分为两层,还原装置内部可实现真空状态。

【技术特征摘要】
1.以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,其特征是,包括组合使用的静电纺丝装置、提拉装置和还原装置,静电纺丝装置、提拉装置和还原装置均位于封闭装置内;所述静电纺丝装置包括高压发生器、微量泵、针管和操作平台,所述操作平台的下方设有调节操作平台高度的升降装置,操作平台的台面上设有承载载玻片的铝箔纸;所述针管位于铝箔纸的正上方,针管与微量泵相连通且在底端设有喷头;所述高压发生器的正极与所述针管相连,高压发生器的负极与所述铝箔纸相连;所述提拉装置包括推进泵、连杆和储液装置,所述连杆纵向布置且与推进泵相连,储液装置为顶端开口的凹槽且位于连杆的正下方;所述还原装置的内部空间分为两层,还原装置内部可实现真空状态。2.根据权利要求1所述的以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,其特征是,所述的推进泵倒置后与所述连杆相连接。3.根据权利要求1所述的以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,其特征是,所述的封闭装置为可打开的有机玻璃罩。4.根据权利要求1所述的以提拉法在电纺纤维网络上制备图案化石墨烯薄膜的装置,其特征是,所述的推进泵安装在支撑平台上。5.根据权利要求1所述的以提拉法在电纺纤维网络上制...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯章启王婷
申请(专利权)人:苏州纳赛博丝新材料科技有限公司
类型:新型
国别省市:江苏,32

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