CN102121137B - 一种双喷头双极性制备氧化物纤维的纺丝方法 - Google Patents
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Abstract
一种双喷头双极性制备氧化物纤维的纺丝方法，属于纳米纤维材料制备技术领域。其特征是仪器包括高压直流电源、带有喷头的两个容器和一个收集板。其电路连接方法为，对一个喷头施加正向直流电压，另一个喷头施加负向直流电压，中间连接一个接电路地端的收集板。当电路接通后，两喷头喷出的氧化物纤维前驱材料由于异性电荷的吸引作用而交织在一起，经过烧结形成两种氧化物纳米纤维交织网络状材料。本发明的效果和益处是这种材料用处广泛，如制作敏感元件等电子器件，提高传感器的灵敏度和响应时间；采用这种新的纺丝方法，制备多种新型复合氧化物纳米纤维网络状新材料，为新结构材料开发提供一种新方法。
Description
技术领域
本发明属于纳米纤维材料制备技术领域。涉及一种双喷头双极性制备氧化物纤维的静电纺丝方法，特别适于制备由两种不同氧化物纤维构成的交织网络状新型材料，从而制作新型电子器件。
背景技术
采用静电纺丝方法制备氧化物纳米纤维材料用于敏感功能传感器的研究工作近年来已经广泛开展。但多数研究是采用单喷头制备单一物质纳米氧化物纤维材料。也有研究采用多喷头纺丝方法，其目的是增大纺丝面积，只能同时制备出单一材料的纳米纤维。已有的单喷头或多喷头纺丝都是单极性静电纺丝。施加的高压直流电使容器的金属喷头与收集板之间形成静电场，当喷头内的有机液体的表面静电力克服了液体的表面张力时，液体就会从喷头喷出，经烧结后形成氧化物纳米纤维。喷头接正极或者收集板接正极都能纺丝。由于多喷头都接同一极性，多喷头纺丝存在严重地喷丝之间的排斥现象，纺出的纤维形成多个区域。目前的静电纺丝方法，还不能同时制备出两种不同氧化物纳米纤维构成的复合交织网络状材料。
发明内容
本发明提供一种制备两种不同组分氧化物纤维交织网络状新型材料的静电纺丝方法，解决多喷头纺丝存在的喷丝之间的排斥问题。
本发明的技术解决方案是，采用两个容器分别承装两种氧化物与有机物混合的液态原料，这两个容器的金属喷头分别连接两个高压直流电源。电路连接方法为，对一个喷头施加正向直流电压，另一个喷头施加负向直流电压，中间连接一个接电路地端的收集板。本发明所用仪器和电路均为现有技术，价格低廉且容易实现。无需外加其它工艺，就可以制备出各种两类氧化物纳米纤维交织网络状新型材料。
本发明包括两个两种氧化物与有机物混合的液态原料的容器，每个容器配有金属喷头，两个高压直流电源，一个收集板。实现制备两种氧化物交织的网络状纤维的纺丝设备的连接示意图如图1所示。本发明的原理是，一个喷头接正向电压，与接地端的收集板形成静电场，实现纺丝；另一个喷头接反向电压，与接地端的收集板形成反向静电场，同样实现纺丝；而两个喷头之间为异性电压端，二者喷出的纤维相互吸引，当两个容器装有不同材料时，就形成了两种氧化物纤维交织的网络状材料。既同时喷出两种氧化物纤维材料，又解决了单极性多喷头喷出纤维之间的排斥问题。具体操作时，将两个容器分别装上要制备的两种氧化物材料与有机溶剂的混合液，根据纤维的尺寸参数调节两喷头间距离以及喷头与收集板之间的距离。每个容器的喷头连接一个高压直流电源，一个与收集板正向连接，另一个与收集板反向连接，收集板接电路的地极。
实现双喷头双极性制备氧化物纤维的纺丝效果图如图2所示。
本发明的效果和益处是，提供了一种双喷头双极性制备氧化物纤维的静电纺丝方法，工艺简单，操作方便。通过在容器中加入不同原料，纺出的两种纤维构成的网络状结构的材料经烧结后，就可以制得各种两类氧化物纳米纤维交织网络状新型材料。可以为电子器件新结构氧化物材料提供新的制备方法。
附图说明
图1 是本发明的实现异质氧化物纺丝设备的连接示意图。
图2 是本发明的实现双喷头双极性制备氧化物纤维的纺丝效果图。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施例。
实施例：氧化锆/氧化钛异质纤维交织网络状材料制备
在双喷头双极性静电纺丝系统中，将两个容器分别装入氧化锆和氧化钛与有机溶剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的混合物。设定两喷头间距为4厘米，喷头与收集板间距为5厘米。将收集板接地。将装有氧化锆液体的喷头施加 +5 kV直流电压，装有氧化钛液体的喷头施加 -6 kV直流电压，双喷头静电纺丝开始。异质纺丝设备的电路连接示意图如图1所示。根据所要求的交织网络状材料的量控制纺丝时间，得到由两种纤维混合的异质交织网络状材料。双喷头纺丝得到的氧化锆/氧化钛异质交织网络状材料烧结前的扫描电镜照片如图2所示。根据实际需求在不同温度进行烧结，就可以去除有机物，得到氧化锆/氧化钛异质交织网络状纤维材料。
Claims (1)
1.一种双喷头双极性制备氧化物纤维的纺丝方法，其特征在于：
（1）静电纺丝设备中设置两个容器及与之相连接的金属喷头，两个容器中分别装有两种氧化物与有机物混合的液态原料；在两个喷头施加高电压时，各喷头同时喷出两种材料，形成两种纤维构成的网络状结构的材料；
（2）双喷头纺丝系统中，将收集板接电路地端；两个喷头分别施加正向直流电压和负向直流电压，使两喷头喷出的纤维之间构成异性电荷相吸引的状态，两种纤维构成的网络状结构材料经烧结后，形成两种氧化物纤维交织网络状材料。
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