一种微流控纺丝装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控纺丝装置及方法，所述微流控纺丝装置包括：第一导气微管；设置在所述第一导气微管内部的导液微管；所述第一导气微管和导液微管同轴放置；所述导液微管的出液管口位于所述第一导气微管内部；所述导液微管的进口与液体注射器相连，所述第一导气微管的进口与第一空气泵相连。从所述导液微管的出液管口输出的溶液在第一导气微管输出的鞘层气体的剪切作用下形成纤维，在所述鞘层气体的聚焦作用下，提升所述溶液的连续射流的稳定性。同时，鞘层气体的预拉伸作用可以使制备的纤维具有更好的内部取向，提升纤维的力学性能。因而，本发明专利技术提供的微流控纺丝装置生产的纤维直径更小，力学性能更优。

A Microfluidic Spinning Device and Method

The invention relates to the field of microfluidic technology, in particular to a microfluidic spinning device and method. The microfluidic spinning device comprises: a first air guide microtubule; a liquid guide microtubule arranged inside the first air guide microtubule; a first air guide microtubule and a liquid guide microtubule arranged coaxially; a liquid outlet port of the liquid guide microtubule located inside the first air guide microtubule; and a liquid guide microtubule arranged inside the first air guide microtubule. The inlet of the first guide gas microtubule is connected with the first air pump. The solution output from the outlet of the liquid conducting microtubule forms a fiber under the shear action of sheath gas output from the first gas conducting microtubule. Under the focusing action of the sheath gas, the stability of the continuous jet of the solution is enhanced. At the same time, the pretension of sheath gas can make the prepared fibers have better internal orientation and improve the mechanical properties of the fibers. Therefore, the microfluidic spinning device provided by the invention produces smaller fiber diameter and better mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种微流控纺丝装置及方法
本专利技术涉及微流控
，尤其涉及一种微流控纺丝装置及方法。
技术介绍
微纳纤维材料是当下各个领域研究的热点，其在军事、能源、化工、医学等诸多方面已经有所应用。微纳米材料由于其本身较小的尺寸，使其具有了区别于常规尺寸材料的特殊物理化学性质。纳米纤维是纳米材料的一个重要分支，由于其具有良好的力学性能、传导效应和高比表面积等特点，受到了越来越多的重视和研究。但目前制备纳米纤维的技术如干式纺丝、湿式纺丝、静电纺丝都尚不成熟，干法纺丝产量较低，湿式纺丝工艺流程复杂，静电纺丝适用的聚合物范围较小，都存在一定的缺陷，同时，得到的纳米纤维的力学性能有待于提高，无法制备满足人们要求的纤维材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种微流控纺丝装置及方法，采用本专利技术的微流控纺丝装置生产的纤维直径更小、力学性能更优。本专利技术提供了一种微流控纺丝装置，包括：第一导气微管；设置在所述第一导气微管内部的导液微管；所述第一导气微管和导液微管同轴放置；所述导液微管的出液管口位于所述第一导气微管内部；所述导液微管的进口与液体注射器相连，所述第一导气微管的进口与第一空气泵相连。优选的，所述第一导气微管的出气管口为锥形，所述导液微管的出液管口为锥形。优选的，所述导液微管的进口通过聚乙烯管与液体注射器的液体出口相连，所述第一导气微管的进口通过第一橡胶管与第一空气泵的气体出口相连。优选的，还包括注射泵和第一空气阀；所述注射泵与液体注射器相连，用于控制液体注射器的进给速度；在所述第一导气微管与第一空气泵之间设置有第一空气阀，用于控制第一导气微管进口处的气体流速。优选的，还包括第二导气微管和第二空气泵；所述第一导气微管设置在所述第二导气微管内部；所述第二导气微管、第一导气微管和导液微管同轴放置；所述第一导气微管的出气管口位于所述第二导气微管的内部；所述第二导气微管的进口与第二空气泵相连。优选的，所述第二导气微管的出气管口为锥形；所述第二导气微管的进口通过第二橡胶管与第二空气泵的气体出口相连。优选的，还包括第二空气阀；在所述第二导气微管与第二空气泵之间设置有第二空气阀，用于控制第二导气微管进口处的气体流速。本专利技术还提供了一种在上文所述微流控纺丝装置上进行微流控纺丝的方法，包括以下步骤：通过液体注射器将蛋白溶液通入导液微管，控制所述液体注射器的进给速度为0.5～2mL/h；通过第一空气泵将第一鞘气通入第一导气微管，控制第一导气微管进口处的气体流速为1～50mL/min；所述第一鞘气为不与蛋白溶液发生反应的气体；从所述导液微管排出的液体经过第一鞘气的作用形成纤维。优选的，所述微流控纺丝装置还包括第二导气微管和第二空气泵；所述第一导气微管设置在所述第二导气微管内部；所述第二导气微管、第一导气微管和导液微管同轴放置；所述第一导气微管的出气管口位于所述第二导气微管的内部；所述第二导气微管的进口与第二空气泵相连；通过第二空气泵将第二鞘气通入第二导气微管，控制第二导气微管进口处的气体流速为3～70mL/min；所述第二鞘气为不与蛋白溶液发生反应的气体；从所述导液微管排出的液体经过第一鞘气和第二鞘气的作用形成纤维，并经由第二导气微管的出气管口出丝。本专利技术提供了一种微流控纺丝装置，包括：第一导气微管；设置在所述第一导气微管内部的导液微管；所述第一导气微管和导液微管同轴放置；所述导液微管的出液管口位于所述第一导气微管内部；所述导液微管的进口与液体注射器相连，所述第一导气微管的进口与第一空气泵相连。从所述导液微管的出液管口输出的溶液在第一导气微管输出的鞘层气体的剪切作用下，溶剂挥发，溶质固化，从而形成纤维，在所述鞘层气体的聚焦作用下，可以进一步提升所述溶液的连续射流的稳定性。同时，鞘层气体的预拉伸作用可以使得所制备的纤维具有更好的内部取向，提升制备的纤维的力学性能。因而，本专利技术提供的微流控纺丝装置生产的纤维直径更小，力学性能更优。本专利技术通过模拟蜘蛛纺丝过程，采用鞘气聚焦微流控纺丝技术，利用聚焦空气流的剪切拉伸力，诱导更多蛋白折叠区的形成和取向，一步无油法制备纤维，可以显著提升纤维力学性能。附图说明图1为本专利技术的一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图；图2为本专利技术的另一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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。本专利技术提供了一种微流控纺丝装置，包括：第一导气微管；设置在所述第一导气微管内部的导液微管；所述第一导气微管和导液微管同轴放置；所述导液微管的出液管口位于所述第一导气微管内部；所述导液微管的进口与液体注射器相连，所述第一导气微管的进口与第一空气泵相连。结构参见图1，图1为本专利技术的一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图。其中，1为导液微管，2为第一导气微管，4为第一空气泵，5为第一空气阀，6为液体注射器，7为注射泵。在本专利技术的某些实施例中，所述导液微管1和第一导气微管2可以通过固定在载玻片上，构成微流控器件。具体的可以为：将第一导气微管2平放在载玻片上，用AB胶将第一导气微管2的管体粘结在载玻片上。所述导液微管1塞进所述第一导气微管2中。所述导液微管1和第一导气微管2构成了外管套内管的多层结构。本专利技术提供的微流控纺丝装置包括第一导气微管2。所述第一导气微管2用于输送第一鞘气。从所述导液微管1的出液管口输出的溶液在第一导气微管2输出的第一鞘气的剪切作用下，溶剂挥发，溶质固化，从而形成纤维，在所述第一鞘气的聚焦作用下，可以进一步提升所述溶液的连续射流的稳定性。同时，第一鞘气的预拉伸作用可以使得所制备的纤维具有更好的内部取向，提升制备的纤维的力学性能。在本专利技术的某些实施例中，所述第一导气微管2为圆柱形玻璃微管。在本专利技术的某些实施例中，所述第一导气微管的内径为550μm。在本专利技术的某些实施例中，所述第一导气微管的出液管口设置为锥形。具体的，所述锥形的锥尖方向为出气方向。在某些实施例中，所述第一导气微管的出气管口的管径为200μm。所述微流控纺丝装置还包括第一空气泵4。所述第一导气微管2的进口与第一空气泵4相连。在本专利技术的实施例中，所述第一导气微管的进口通过第一橡胶管与第一空气泵的气体出口相连。在本专利技术的实施例中，所述微流控纺丝装置还包括第一空气阀5。所述第一空气阀5设置在所述第一导气微管与第一空气泵之间，用于控制第一导气微管进口处的气体流速。本专利技术对所述第一空气阀的种类并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的空气阀即可。本专利技术对所述第一空气泵的种类并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的空气泵即可。本专利技术提供的微流控纺丝装置还包括导液微管1。所述导液微管1设置在所述第一导气微管2内部。所述导液微管1用于通入形成纤维的溶液。在本专利技术的实施例中，所述导液微管1为圆柱形玻璃微管。在本专利技术的某些实施例中，所述导液微管的内径为160μm。在本专利技术的某些实施例中，所述导液微管的出液管口设置为锥形。具体的，所述锥形的锥尖方向为出液方向。在某些实施例中，所述导液微管的出液管口的管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控纺丝装置，包括：第一导气微管；设置在所述第一导气微管内部的导液微管；所述第一导气微管和导液微管同轴放置；所述导液微管的出液管口位于所述第一导气微管内部；所述导液微管的进口与液体注射器相连，所述第一导气微管的进口与第一空气泵相连。

【技术特征摘要】
1.一种微流控纺丝装置，包括：第一导气微管；设置在所述第一导气微管内部的导液微管；所述第一导气微管和导液微管同轴放置；所述导液微管的出液管口位于所述第一导气微管内部；所述导液微管的进口与液体注射器相连，所述第一导气微管的进口与第一空气泵相连。2.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述第一导气微管的出气管口为锥形，所述导液微管的出液管口为锥形。3.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述导液微管的进口通过聚乙烯管与液体注射器的液体出口相连，所述第一导气微管的进口通过第一橡胶管与第一空气泵的气体出口相连。4.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，还包括注射泵和第一空气阀；所述注射泵与液体注射器相连，用于控制液体注射器的进给速度；在所述第一导气微管与第一空气泵之间设置有第一空气阀，用于控制第一导气微管进口处的气体流速。5.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，还包括第二导气微管和第二空气泵；所述第一导气微管设置在所述第二导气微管内部；所述第二导气微管、第一导气微管和导液微管同轴放置；所述第一导气微管的出气管口位于所述第二导气微管的内部；所述第二导气微管的进口与第二空气泵相连。6.根据权利要求5所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述第二导气微管的出气管口为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，张洪杰，陈东，杨晨静，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，浙江大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22