多功能静电纺丝设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种多功能静电纺丝设备，包括：x

【技术实现步骤摘要】
多功能静电纺丝设备


[0001]本技术涉及静电纺丝设备，尤其涉及一种能够在远场和近场条件下进行纺丝的多功能静电纺丝设备。

技术介绍

[0002]纳米材料，尤其是纳米纤维，由于其在医药、电子和催化方面的潜在用途，成为了深入研究的对象。事实上，纳米纤维在细胞和组织支架中充当建筑元素，并且是人造皮肤和智能纺织品的基础。此外，它们也是治疗应用中生物活性分子的有效递送系统。这种日益增长的兴趣推动了通过自组装、相分离拉伸工艺、模板辅助合成、溶剂浇铸方法和静电纺丝对其制造的研究。
[0003]值得注意的是，静电纺丝产生各种材料、形态、纹理和孔隙率的微米和纳米纤维。静电纺丝的多功能性使得天然、合成和复合纳米纤维可以被静电纺丝并以可规模化的数量生产。此外，纳米纤维的组装可以被引导以产生用于各种应用需求的复杂3D物体。因此，静电纺丝纳米纤维被用于药物递送、伤口敷料、骨再生和组织工程研究。
[0004]近年来，在用于静电纺丝纳米纤维的静电纺丝设备的设计中有许多提高其性能的改进。在研究静电纺丝过程中泰勒锥的抖动不稳定性时，已提出了一种预测射流行为和使用磁场控制静电纺丝过程的严格数学方法。作为替代地，采用高压脉冲发生器来沉积对齐的纤维，还有一种用于直接印刷静电纺丝纤维的栓系高温静电纺丝技术。此外，还可以使用带正电荷的尖针电极来改变和重新分配基板上的电荷，以控制射流轨迹和纳米纤维沉积。
[0005]然而，目前还不存在从远场静电纺丝无缝过渡到高精度、近场纤维印刷的技术。

技术实现思路

[0006]为此，本技术设计了一种新的多功能静电纺丝设备。
[0007]本技术的多功能静电纺丝设备包括：x
‑
y轴运动平台、z轴运动平台、电枢、收集器、喷丝头、电源，其中，所述x
‑
y轴运动平台用于驱动所述收集器沿彼此垂直且均与水平方向平行的x轴方向和y轴方向移动；所述电枢的固定端附接于所述z轴运动平台，所述电枢的自由端用于保持所述喷丝头；所述电源用于在所述喷丝头与所述收集器之间施加电压；所述喷丝头用于基于所述电源施加的电压而喷射静电纺丝；所述收集器安装在所述x
‑
y轴运动平台上，并且用于接收由所述喷丝头所喷出的静电纺丝；并且所述z轴运动平台用于驱动所述电枢沿竖直方向移动，以调节由所述电枢保持的所述喷丝头与所述收集器之间的间距，从而使所述静电纺丝设备在远场条件和近场条件之间进行切换。
[0008]可选地，所述x
‑
y轴运动平台包括x轴驱动机构和y轴驱动机构；所述收集器安装在所述x轴驱动机构上，所述x轴驱动机构安装在所述y轴驱动机构上；并且所述y轴驱动机构通过同步带传动机构驱动所述x轴驱动机构沿所述y轴方向移动，所述x轴驱动机构通过同步带传动机构驱动所述收集器沿所述x轴方向移动。
[0009]可选地，所述x轴驱动机构包括第一步进电机、第一同步皮带、一对第一同步皮带
轮、一对第一圆柱轴、一对第一直线运动滑块和一对第一支撑架；所述一对第一支撑架彼此平行且沿所述x轴方向间隔开，所述一对第一同步皮带轮分别安装在相应的一个第一支撑架上，所述一对第一圆柱轴彼此平行地沿所述x轴方向延伸，且每个第一圆柱轴的两端分别附接到相应的一个第一支撑架上；所述收集器安装在所述一对第一直线运动滑块上，所述一对第一直线运动滑块以可滑动方式分别套设在相应的一个第一圆柱轴上，所述第一同步皮带套设在所述一对第一同步皮带轮上，并且所述第一同步皮带附接在所述一对第一直线运动滑块中的一个上；并且所述第一步进电机用于驱动所述一对第一同步皮带轮转动，从而通过所述第一同步皮带和所述一对第一直线运动滑块带动所述收集器沿所述一对第一圆柱轴移动。
[0010]可选地，所述y轴驱动机构包括第二步进电机、第二支撑架、两个第二同步皮带、两对第二同步皮带轮、一对第二圆柱轴、一对第二同步皮带轴和一对第二直线运动滑块；所述第二支撑架呈矩形框架结构，所述两对第二同步皮带轮分别附接在所述一对第二同步皮带轴的两端且分别安装在所述第二支撑架的四角，所述一对第二圆柱轴安装在所述第二支撑架上，且彼此平行地沿所述y轴方向延伸；每个第二同步皮带套设在分别位于所述一对第二圆柱轴的相同一端上的两个第二同步皮带轮上，所述一对第二直线运动滑块分别安装在相应的一个第一支撑架上，所述一对第二直线运动滑块以可滑动方式分别套设在相应的一个第二圆柱轴上，每个第二同步皮带附接在相应的一个第二直线运动滑块上；并且所述第二步进电机用于驱动所述两对第二同步皮带轮中位于同一第二同步皮带轴上的一对第二同步皮带轮转动，从而通过所述两个第二同步皮带和所述一对第二直线运动滑块带动所述x轴驱动机构沿所述一对第二圆柱轴移动。
[0011]可选地，本技术的静电纺丝设备还包括用于对所述第一步进电机和所述第二步进电机进行控制的控制器。
[0012]可选地，所述收集器通过绝缘弹簧块安装在所述一对第一直线运动滑块上。
[0013]可选地，所述第二步进电机通过挠性联轴器附接到所述第二同步皮带轮上。
[0014]可选地，所述收集器包括绝缘板和叠置在所述绝缘板上方的铝板。
[0015]可选地，所述z轴运动平台包括下支撑板、上支撑板、第三同步皮带、第三步进电机、一对第三同步皮带轮、一对第三圆柱轴、一对第三直线运动滑块；所述一对第三圆柱轴竖立布置，每个第三圆柱轴的两端分别固定在所述下支撑板上和所述上支撑板，从而所述一对第三圆柱轴、所述下支撑板和所述上支撑板构成框架结构；所述一对第三同步皮带轮分别附接在所述上支撑板和所述下支撑板上；所述电枢的所述固定端固定在所述一对第三直线运动滑块上，所述一对第三直线运动滑块以可滑动方式分别套设在相应的一个第三圆柱轴上；所述第三同步皮带套设在所述一对第三同步皮带轮上，并且所述第三同步皮带附接在所述一对第三直线运动滑块中的一个上；所述第三步进电机安装在所述上支撑板或所述下支撑板上以驱动所述一对第三同步皮带轮转动，从而通过所述第三同步皮带和所述一对第三直线运动滑块带动所述电枢沿所述一对第三圆柱轴移动。
[0016]可选地，本技术的静电纺丝设备还包括用于对所述第三步进电机进行控制的控制器。
[0017]可选地，在所述远场条件下，所述喷丝头与所述收集器之间的间距为5
‑
30cm，所述电源在所述喷丝头与所述收集器之间施加的电压为5
‑
30kV；并且在所述近场条件下，所述
喷丝头与所述收集器之间的间距为1
‑
50mm，所述电源在所述喷丝头与所述收集器之间施加的电压为1
‑
5kV。
[0018]可选地，所述电枢的所述自由端包括第一半部和第二半部，所述第一半部和所述第二半部接合在一起限定中空腔室，所述中空腔室用于接纳喷嘴适配器；并且所述喷丝头附接至所述喷嘴适配器，在所述电源所施加的电压下喷射静电纺丝。
[0019]可选地，所述喷丝头为单喷丝头、同轴喷丝头或双喷丝头。
[0020]可选地，所述同轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能静电纺丝设备，其特征在于，所述静电纺丝设备包括：x
‑
y轴运动平台(100)、z轴运动平台(200)、电枢(300)、收集器(400)、喷丝头(500)、电源(600)，其中，所述x
‑
y轴运动平台(100)用于驱动所述收集器(400)沿彼此垂直且均与水平方向平行的x轴方向和y轴方向移动；所述电枢(300)的固定端(304)附接于所述z轴运动平台(200)，所述电枢(300)的自由端(301)用于保持所述喷丝头(500)；所述电源(600)用于在所述喷丝头(500)与所述收集器(400)之间施加电压；所述喷丝头(500)用于基于所述电源(600)施加的电压而喷射静电纺丝；所述收集器(400)安装在所述x
‑
y轴运动平台(100)上，并且用于接收由所述喷丝头(500)所喷出的静电纺丝；并且所述z轴运动平台(200)用于驱动所述电枢(300)沿竖直方向移动，以调节由所述电枢(300)保持的所述喷丝头(500)与所述收集器(400)之间的间距，从而使所述静电纺丝设备在远场条件和近场条件之间进行切换。2.根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述x
‑
y轴运动平台(100)包括x轴驱动机构和y轴驱动机构；所述收集器(400)安装在所述x轴驱动机构上，所述x轴驱动机构安装在所述y轴驱动机构上；并且所述y轴驱动机构通过同步带传动机构驱动所述x轴驱动机构沿所述y轴方向移动，所述x轴驱动机构通过同步带传动机构驱动所述收集器(400)沿所述x轴方向移动。3.根据权利要求2所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述x轴驱动机构包括第一步进电机(106)、第一同步皮带(102)、一对第一同步皮带轮(103)、一对第一圆柱轴(104)、一对第一直线运动滑块(105)和一对第一支撑架(101)；所述一对第一支撑架(101)彼此平行且沿所述x轴方向间隔开，所述一对第一同步皮带轮(103)分别安装在相应的一个第一支撑架(101)上，所述一对第一圆柱轴(104)彼此平行地沿所述x轴方向延伸，且每个第一圆柱轴(104)的两端分别附接到相应的一个第一支撑架(101)上；所述收集器(400)安装在所述一对第一直线运动滑块(105)上，所述一对第一直线运动滑块(105)以可滑动方式分别套设在相应的一个第一圆柱轴(104)上，所述第一同步皮带(102)套设在所述一对第一同步皮带轮(103)上，并且所述第一同步皮带(102)附接在所述一对第一直线运动滑块(105)中的一个上；并且所述第一步进电机(106)用于驱动所述一对第一同步皮带轮(103)转动，从而通过所述第一同步皮带(102)和所述一对第一直线运动滑块(105)带动所述收集器(400)沿所述一对第一圆柱轴(104)移动。4.根据权利要求3所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述y轴驱动机构包括第二步进电机(1061)、第二支撑架(1011)、两个第二同步皮带(1021)、两对第二同步皮带轮(1031)、一对第二圆柱轴(1041)、一对第二同步皮带轴(1022)和一对第二直线运动滑块(1051)；所述第二支撑架(1011)呈矩形框架结构，所述两对第二同步皮带轮(1031)分别附接在所述一对第二同步皮带轴(1022)的两端且分别安装在所述第二支撑架(1011)的四角，所述
一对第二圆柱轴(1041)安装在所述第二支撑架(1011)上，且彼此平行地沿所述y轴方向延伸；每个第二同步皮带(1021)套设在分别位于所述一对第二圆柱轴(1041)的相同一端上的两个第二同步皮带轮(1031)上，所述一对第二直线运动滑块(1051)分别安装在相应的一个第一支撑架(101)上，所述一对第二直线运动滑块(1051)以可滑动方式分别套设在相应的一个第二圆柱轴(1041)上，每个第二同步皮带(1021)附接在相应的一个第二直线运动滑块(1051)上；并且所述第二步进...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨经伦，马尔，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：新型
国别省市：