一种连续供液的近场静电纺丝装置制造方法及图纸

一种连续供液的近场静电纺丝装置，涉及一种纺丝装置。提供一种在实现单根纳米纤维有序可控沉积的同时，可提高纺丝溶液供给的精确性和纳米纤维直径均匀性的连续供液的近场静电纺丝装置。设有步进电机、转轴丝杆、滑块、导轨、推杆、活塞、储液缸、实芯探针、探针固定装置、螺母、收集板和高压电源。所述步进电机与转轴丝杆经联轴器连接，所述滑块与转轴丝杆间隙配合并在导轨上滑动，所述推杆一端固定在滑块上，推杆另一端与活塞固接，探针固定装置固定在储液缸的底部，实芯探针一端与探针固定装置相连，实芯探针另一端伸出设于储液缸底部的喷嘴，探针固定装置与储液缸连接，收集板接地并与高压电源负极电连接，高压电源正极与螺母所在电极相连。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种纺丝装置，尤其是涉及一种连续供液的近场静电纺丝装置。
技术介绍
目前，采用传统的静电纺丝装置所制备的电纺纤维都是以无纺织布的形态存在的，主要应用在过滤、分离膜、药物释放、组织支架和伤口修复等方面。为了将电纺纤维应用于场效应管、气体与光学传感器等微纳米器件，需要制备出单根纳米纤维。因为纺丝过程中存在着一种不稳定“鞭动”的状态，使得接收到的纤维往往是杂乱无章的，所以用传统的静电纺丝方法很难制备单根纳米纤维。全世界众多科研工作者在这方面做了大量的研究，并取得了一些成果，例如文献lLi，D. ；0uyang,G. ；McCann, J. Τ. ；Xia,Y. Nano Lett. 2005， 5，913在收集极上加工一个槽，在附加电场的作用下，将在槽的两边形成平行的纳米纤维， 利用这种方法制备的纳米纤维可以很方便地转移到另一种物质的表面上，进行纤维性质的测量及应用。然而实验中对电极间距的要求限制了接收区域实验中两收集极间距为几微米到几厘米之间，只能收集到较窄和薄的纤维膜。文献2Ther0n，A. ；Zussmanl,E. ；Yarin, A. L. Nanotechnology2001,12，384.采用一个边缘尖锐的旋转的圆盘等机械装置进行纤维的收集，圆盘的边缘的集合尺度很小，使得电场充分集中，吸引了绝大多数纳米纤维，而且可以连续收集。这种方法已经成功地收集到了直径在100 400nm的有序排列的聚氧化乙烯纳米纤维。但是此种方法的缺点是随着圆盘边缘收集的纤维逐渐变厚，电场力逐渐减小，在同样的转速下，收集到的纤维有序度会明显降低。圆盘收集的纤维有序性虽然好，可是纤维只能收集在圆盘的棱上，接收区域极其有限。文献3Sim D H, Chang C，Li S and Lin L W 2006Nano Lett. 6，839专利技术了一种近场静电纺丝的方法，该方法的特点是将针尖到收集板的距离极大地缩短了，由传统的几厘米缩短为0. 5 3mm，并且纺丝电压也缩小为几百伏。另外该方法采用针尖直径为0. 025mm的实芯钨探针，而不是传统纺丝所用的毛细管；没有采用传统的精密注射泵供液，而是用类似蘸水笔蘸水的方式进行供液。该方法所采用的收集平台与传统的静态收集板或者滚动收集板不同，采用二维的运动平台进行辅助收集。该方法利用静电纺丝的稳定射流阶段来制备有序排列的纳米纤维，借助于平台的二维运动，不仅可以直写出有序排列的纳米纤维，而且还可以直写出规则的一维、二维等基本几何图案。该方法的优点在于射流过程中无“鞭动”等杂乱无章的运动，便于纤维的有序收集。在集成的微纳米电子设备的制造方面上，与采用传统的光刻等一系列工艺的方法相比， 与具有成本低、设备简单的优势，为静电纺丝应用于微纳米设备的制造提供了一个新方法。 但是该方法无法长时间连续直写，因为其采用类似蘸水笔的方式进行供液从而使得供液不连续，而且采用类似蘸水笔的方式进行供液时溶液的体积不易控制，因为在电纺过程中探针针尖处液滴的体积会随着电纺过程的进行而不断地减少使得电纺过程中，探针上溶液所剩的体积也大小不同，所纺纳米纤维的直径不均勻。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有的静电纺丝中采用注射泵进行供液，但受到溶液传输管道、溶液内部流动等因素的影响，纺丝喷嘴处溶液液面易于产生波难保证产生稳定纺丝射流，导致纺丝纳米纤维表面形貌和直径分布不均勻等缺点，提供一种在实现单根纳米纤维有序可控沉积的同时，可提高纺丝溶液供给的精确性和纳米纤维直径均勻性的连续供液的近场静电纺丝装置。本技术设有步进电机、转轴丝杆、滑块、导轨、推杆、活塞、储液缸、实芯探针、 探针固定装置、螺母、收集板和高压电源。所述步进电机与转轴丝杆经联轴器连接，所述滑块与转轴丝杆间隙配合并在导轨上滑动，所述推杆一端固定在滑块上，推杆另一端与活塞固接，探针固定装置固定在储液缸的底部，实芯探针一端与探针固定装置相连，实芯探针另一端伸出设于储液缸底部的喷嘴， 探针固定装置与储液缸连接，收集板接地并与高压电源负极电连接，高压电源正极与螺母所在电极相连。所述探针固定装置上端设有带中心通孔的十字形支架，所述十字形支架由圆环固定，所述圆环与十字形支架的连接处设有4根支柱，4根支柱与储液缸底部连接，实芯探针固定在所述中心通孔上，所述实芯探针与收集板的距离可为0. 5 3mm。所述储液缸可为圆柱形容器，所述设于储液缸底部的喷嘴的尺寸可为200 μ m，喷嘴附有一层憎水性材料，且喷嘴的尺寸与实芯探针针尖伸出喷嘴的尺寸相同。喷嘴中实芯探针对电场和溶液有着很好的汇集作用，可引导溶液在探针针尖形成泰勒锥产生单一射流喷射；同时探针有助于减小射流的初始直径，有利于提高溶剂挥发速度，在短距离(0. 5 Imm)内获得固态纳米纤维；根据近场静电纺丝原理，将喷嘴至收集板距离缩短至0. 5 3mm，克服了带电射流的螺旋不稳定运动，益于实现单根纳米纤维的可控沉积。所述步进电机与的转速由步进驱动器接收到的脉冲信号控制，通过连续施加脉冲信号实现转轴丝杆的微量进给。当静电纺丝工作时，对步进电机施加脉冲驱动信号实现步进电机按预定速度转动，并带动活塞朝下运动。步进电机每一个步距角带动活塞朝下运动的距离是固定的，每次向喷嘴处的供液体积也是固定的。通过控制脉冲频率可精确控制供液速度，从而保持喷嘴处液面的相对稳定；避免了传统电纺丝注射泵供液难以精确控制的缺点和近场静电纺丝离散供液的不稳定性，提高了纳米纤维的均勻性。本技术采用步进电机与滚轴丝杆连接，滑块向下移动使得推杆向下推动活塞进行微量进给，利用步进驱动器接收一系列连续的脉冲信号来实现近场静电纺丝装置的连续供液。由于所述推杆一端固定在滑块上，推杆另一端与活塞固接，因此推动活塞向下微量进给，可使得储液缸的溶液经过储液缸底部的喷嘴向下运动，由于储液缸底部的喷嘴的尺寸约为200 μ m，且底部喷嘴采用憎水性材料，实芯探针采用亲水性材料，因此溶液将会粘附在实芯探针上。附图说明图1为本技术实施例的结构示意图。图2为本技术实施例的滑块与燕尾槽导轨的C-C向视图。图3为本技术实施例的探针固定装置的A-A剖面图。图4为本技术实施例的储液缸与探针固定装置连接的B向视图。具体实施方式由图1可见，本技术实施例设有步进电机1、转轴丝杆2、滑块3、导轨4、推杆 5、活塞6、储液缸7、实芯探针8、探针固定装置9、螺母10、储液缸底部的喷嘴11、收集板12、 导线13、高压电源14和导线15。所述步进电机1与转轴丝杆2经联轴器连接，所述滑块3与转轴丝杆2间隙配合并在导轨4上滑动，所述推杆5 —端固定在滑块3上，推杆5另一端与活塞6固接，探针固定装置9固定在储液缸7的底部，实芯探针8 一端与探针固定装置9相连，实芯探针8另一端伸出设于储液缸底部的喷嘴11，探针固定装置9与储液缸7连接，收集板12接地并与高压电源14负极电连接，高压电源14正极与螺母10所在电极相连。所述探针固定装置9上端设有带中心通孔的十字形支架，所述十字形支架由圆环固定，所述圆环与十字形支架的连接处设有4根支柱，4根支柱与储液缸7底部连接，实芯探针8固定在所述中心通孔上。所述实芯探针8与收集板12的距离可为0. 5 3mm。所述储液缸7可为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种连续供液的近场静电纺丝装置，其特征在于设有步进电机、转轴丝杆、滑块、导轨、推杆、活塞、储液缸、实芯探针、探针固定装置、螺母、收集板和高压电源；所述步进电机与转轴丝杆经联轴器连接，所述滑块与转轴丝杆间隙配合并在导轨上滑动，所述推杆一端固定在滑块上，推杆另一端与活塞固接，探针固定装置固定在储液缸的底部，实芯探针一端与探针固定装置相连，实芯探针另一端伸出设于储液缸底部的喷嘴，探针固定装置与储液缸连接，收集板接地并与高压电源负极电连接，高压电源正极与螺母所在电极相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙道恒，陶巍，杜江，江毅文，胡兴旺，左文佳，郑高峰，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：实用新型
国别省市：92