CN103343393A - 一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置以及方法，包括高压静电发生器、供液装置、喷射装置、接收装置，所述的接收装置包括电机、具有回转半径的转子笼、支架，电机通过旋转轴与转子笼连接，所述的转子笼为滑块连杆铰接机构，包括用于接收沉积纳米纤维的连杆组件和位于连杆组件两端的滑块组件，所述的连杆组件两端分别铰接在滑块组件上，所述的滑块组件轴向滑动地套接在旋转轴上，与旋转轴同步转动，连杆组件与旋转轴的之间的径向距离成为所述的回转半径，连杆组件的轴向长度小于或等于滑块组件的轴向长度，滑块组件向旋转轴两端滑动；本发明结构简单，容易操作，同时可制备得到疏松程度可控的三维纳米纤维组合体，应用领域广泛。

Description

一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置以及方法

技术领域

本发明属于纳米纤维材料制备领域，具体涉及了一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置以及方法。

背景技术

静电纺丝又称电纺，对聚合物流体（流体具体可为溶液或熔体）进行静电雾化，分裂成聚合物微小射流，在射流喷射的过程中，固化形成纤维。静电纺丝装置主要包括四部分组成：喷丝头、接收装置、聚合物流体供给系统和高压静电发生器，具体工作原理为：聚合物流体供给系统将聚合物流体供给到喷丝头尖端，同时高压静电发生器（输出几千至上万伏高压电）作用于喷丝头尖端，喷丝头尖端的流体液滴表面产生大量静电电荷，使得该位置流体液滴表面张力受静电斥力消弱，被逐渐拉长形成带电锥体，即俗称的泰勒锥，当电场强度增大到特定临界值时，毛细管顶端的流体液滴表面的电荷斥力大于其表面张力，带电流体就会从泰勒锥的顶端喷射出来，形成带电射流。带电射流的溶剂会在细流喷射过程中蒸发，因而使得接收装置上得到固化纤维。采用静电纺丝法制备得到的纤维比用传统纺丝方法的细得多，直径一般在数十到上千纳米，一般简称为纳米纤维。

由于静电纺丝制备出的纳米纤维具有比表面积大和小孔尺寸等优越性能，可以在多个技术领域进行广泛应用，如人体组织工程支架、药物缓释材料、催化载体、传感器、过滤材料以及微电子与光电材料等。有关纳米纤维形态和材料特性的基础工作已经获得充分研究和论证，目前静电纺丝的工艺设计和开发多功能化的纳米纤维是新兴功能材料领域的一个研究热点。目前现有技术采用静电纺丝技术已经成功制备出结构多样的纳米纤维材料，这些纳米纤维材料在一些具体领域中已经发挥非常重要的作用。然而在实际应用中，往往需要纳米纤维沉积物具有三维立体结构，例如静电纺丝纳米纤维能够仿生细胞外基质结构，可作为组织工程培养支架，而人体组织属于空间几何体，若要实现组织再生则要求培养支架满足三维立体结构。

现有公开的三维纳米纤维组合体的制备方法主要有：1）层层叠加法，该方法通过延长静电纺丝时间获得一定厚度纳米纤维结构，但孔隙率会随着厚度增加而降低，静电纺丝纳米纤维的包括过滤能力等的优越特性会因此降低；2）微-纳混合法，该方法将直写沉积和静电纺丝结合，利用直写沉积获得微米纤维来实现立体结构，实现过程较为复杂，成本较高，且获得的微米纤维的应用条件也受到很大限制，无法满足实际需求；3）组装法，该方法是将所得纳米纤维膜进行再加工，通过编织或其他方法组装成立体结构，但其工艺复杂，效率低，且再加工过程中会破坏纳米纤维的原有结构。

而已公布专利中关于制备三维结构的纳米纤维静电纺丝设备多数还不能得到疏松状的三维纳米纤维组合体，或制备效果不理想。

如公开号为CN102813562A的中国专利公开了一种三维大孔径纳米级纤维支架与制备方法，将生物降解聚酯和添加剂溶解于有机溶剂中，制得纺丝原液。利用静电纺丝工艺对上述纺丝溶液进行纺丝，获得纳米/亚微米级纤维毡。纺后48h内将纤维毡浸入到溶剂中，先进行预冷冻，再进行冷冻干燥，获得大孔且孔洞相互贯通的立体三维支架，该技术的工艺较为繁琐，效率低，且对纺丝进行再加工过程中会破坏纳米纤维的原有结构。

又如CN102358959A的中国专利公开了一种具有三维结构的电纺纤维支架的制备方法及其制备装置，提出将接收装置设置为碗型，在碗型壁上制备得到三维电纺纤维，该技术中的碗型结构不利于纤维在其上的沉积，容易造成电纺纤维的断线和缠绕团聚，制备效果不理想。

再如公开号为CN102586901A的中国专利，公开了一种三维静电纺非织造支架材料的制备方法及其装置，采用转盘静电纺丝技术，利用转盘的转速使得其周边的溶液被拉伸成超细纤维，由于纺丝过程中积聚在纤维上的电荷难以迅速消散，产生静电斥力，使得纤维之间的距离增加，使得纺丝结构呈三维疏松状态，然而该工作控制较为复杂，且单一通过静电斥力，实际上无法确保获得疏松状的三维纺丝结构。

综上所述，目前在获得三维纳米纤维组合体方面仍存在着巨大挑战和限制，有必要进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置以及方法，结构简单，容易操作，同时可制备得到疏松程度可控的三维纳米纤维组合体，应用领域广泛。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，包括高压静电发生器、供液装置、喷射装置、接收装置，所述的接收装置包括电机、具有回转半径的转子笼、支架，电机通过旋转轴与转子笼连接，旋转轴将电机的旋转力传递给转子笼，所述的电机和转子笼安装在支架上；其中，

所述的转子笼为滑块连杆铰接机构，包括用于接收沉积纳米纤维的连杆组件和位于连杆组件两端的滑块组件，所述的连杆组件两端分别铰接在滑块组件上，所述的滑块组件轴向滑动地套接在旋转轴上，与旋转轴同步转动，连杆组件与旋转轴的之间的径向距离成为所述的回转半径，所述的连杆组件的轴向长度小于或等于滑块组件的轴向长度，所述的滑块组件向旋转轴两端滑动，使得回转半径缩小。

优选地，所述的连杆组件包括至少2个连杆单元，所述的各连杆单元包括：用于接收沉积纳米纤维的接收连杆；位于接收连杆两端，且与接收连杆两端相互铰接的第一滑块连杆和第二滑块连杆；

所述的滑块组件包括：分别轴向滑动地套接在旋转轴上的第一滑块和第二滑块、与第一滑块和第二滑块分别连接的滑块动力件和滑块止动件；

所述的第一滑块连杆铰接在第一滑块上，所述的第二滑块连杆铰接在第二滑块上；各接收连杆与旋转轴平行，且与旋转轴之间的径向距离相等，该径向距离成为所述的回转半径；所述的各接收连杆的轴向长度小于或等于第一滑块和第二滑块之间的轴向长度；

所述的滑块动力件提供轴向滑动力，驱动第一滑块和第二滑块分别向旋转轴的第一端和第二端同时滑动；所述的滑块止动件提供轴向止动力，阻止第一滑块和第二滑块分别向旋转轴的第一端和第二端滑动；

当滑块止动件提供轴向止动力时，克服滑块动力件提供的轴向滑动力，第一滑块和第二滑块分别停止向旋转轴的第一端和第二端滑动，回转半径不变；当滑块止动件停止提供轴向止动力时，第一滑块和第二滑块分别向旋转轴的第一端和第二端同时滑动，所述的回转半径缩小。

优选地，所述的滑块动力件为处于压缩状态的压缩弹簧，所述的压缩弹簧套接在旋转轴上，且位于第一滑块和第二滑块之间。

优选地，所述的滑块止动件包括螺母组件，所述的螺母组件包括套装在旋转轴上的第一止动螺母和第二止动螺母，所述的旋转轴上分别设有与第一止动螺母和第二止动螺母进行螺纹配合的第一螺纹段和第二螺纹段，第一止动螺母和第二止动螺母可分别在第一螺纹段和第二螺纹段上旋转位移；

所述的第一止动螺母位于第一滑块外侧，阻止第一滑块向旋转轴的第一端滑动；所述的第二止动螺母位于第二滑块外侧，阻止第二滑块向旋转轴的第二端滑动。

优选地，所述的滑块止动件还包括紧定螺钉组件，所述的紧定螺钉组件包括第一紧定螺钉和第二紧定螺钉，所述的第一紧定螺钉将第一滑块紧定在旋转轴上，所述的第二紧定螺钉将第二滑块紧定在旋转轴上。

优选地，所述的第一滑块和第二滑块外周面上设有第一环形槽和第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽内分别固定设有第一定位圈和第二定位圈；所述的第一滑块和第二滑块外周面上分别均布其数量与连杆单元数量相同的连接槽，所述的第一滑块连杆和第二滑块连杆分别通过对应的连接槽铰接在所述的第一定位圈和第二定位圈上。

优选地，所述的静电纺丝装置包括与电机电连接的转速调节装置，用于调节电机的旋转速度。

优选地，所述的连杆单元的数量为2-10个。

优选地，如上所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝方法，包括以下步骤：

a)、设定转子笼的初始回转半径；

b)、供液装置向喷射装置供给聚合物流体；

c)、开启高压静电发生器，高压静电发生器作用于喷射装置，使得喷射装置的喷射尖端形成喷射流，喷射流喷射沉积在所述的连杆组件上；

d)、在上述步骤c）进行一定时间之后，关闭高压静电发生器，调节滑块组件，使得滑块组件向旋转轴两端滑动，所述的回转半径缩小；

e）、以一定次数重复进行步骤c)和步骤d)；

f)、静电纺丝结束，将沉积物从连杆组件上取下，得到疏松、高孔隙率的三维纳米纤维组合体。

优选地，所述的回转半径的缩小幅度为7.5-60mm。

本发明的工作原理和优点：本发明提出一种由回转半径可缩小调节的转子笼组成的动态接收装置来制备疏松程度可控的三维纳米纤维组合体，具体地，将转子笼设置为滑块连杆铰接机构，包括用于接收沉积纳米纤维的连杆组件和位于连杆组件两端的滑块组件，连杆组件两端分别铰接在滑块组件上，滑块组件轴向滑动地套接在旋转轴上，连杆组件与旋转轴的之间的径向距离成为回转半径，当滑块组件向旋转轴两端滑动时，回转半径会缩小。在静电纺丝进行时，可预先设定转子笼的初始回转半径；并在该初始回转半径下，向连杆组件上沉积纺丝，在经一定时间沉积后，关闭高压静电发生器，停止静电纺丝，同时调节滑块组件，使得滑块组件向旋转轴两端滑动，缩小回转半径，此时由于回转半径缩小使得纺丝沉积物发生弯曲，处于松弛状态，然后再开启高压静电发生器进行静电纺丝，再次向连杆组件上沉积纺丝，并按上述步骤重复进行多次，最终可在连杆组件便可沉积得到疏松程度可控的三维纳米纤维组合体；

本发明通过上述由回转半径可缩小调节的转子笼组成的动态接收装置即实现了三维纳米纤维组合体的制备，结构简单，容易操作，制备速度相对较快，连续且稳定，三维纳米纤维组合体很少出现断裂，本发明可以应用于现有中任意一种静电纺丝技术；相对于现有公开的三维纳米纤维组合体的制备技术，本发明通过不同程度地不断缩小调节转子笼的回转半径，可制备得到各种具有不同疏松程度的三维纳米纤维组合体，如可制备得到具有高疏松程度、高孔隙率、高比表面积和良好机械性能等优越特性的三维纳米纤维组合体，有效满足了各种需求，应用领域广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例的静电纺丝装置的结构简图；

图2是本发明具体实施例的接收装置的结构示意图；

图3是本发明具体实施例的步骤c)得到的纳米纤维的内部显微图；

图4是本发明具体实施例获得的三维纳米纤维组合体的内部显微图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，包括高压静电发生器、供液装置、喷射装置、接收装置，接收装置包括电机、具有回转半径的转子笼、支架，电机通过旋转轴与转子笼连接，旋转轴将电机的旋转力传递给转子笼，电机和转子笼安装在支架上；其中，

转子笼为滑块连杆铰接机构，包括用于接收沉积纳米纤维的连杆组件和位于连杆组件两端的滑块组件，连杆组件两端分别铰接在滑块组件上，滑块组件轴向滑动地套接在旋转轴上，与旋转轴同步旋转，连杆组件与旋转轴的之间的径向距离成为回转半径，连杆组件的轴向长度小于或等于滑块组件的轴向长度，滑块组件向旋转轴两端滑动，使得回转半径缩小。

本发明实施例还公开了如上三维纳米纤维组合体的静电纺丝方法，包括以下步骤：

a)、设定接收装置的转子笼的初始回转半径；

b)、供液装置向喷射装置供给聚合物流体；

c)、开启高压静电发生器，高压静电发生器作用于喷射装置，使得喷射装置的喷射尖端形成喷射流，喷射流喷射沉积在连杆组件上；

d)、在上述步骤c）进行一定时间之后，关闭高压静电发生器，调节滑块组件，使得滑块组件向旋转轴两端滑动，回转半径缩小；

e）、以一定次数重复进行步骤c)和步骤d)；

f)、静电纺丝结束，将沉积物从连杆组件上取下，得到疏松程度可控的三维纳米纤维组合体。

本发明通过上述由回转半径可缩小调节的转子笼组成的动态接收装置即实现了三维纳米纤维组合体的制备，结构简单，容易操作，制备速度相对较快，连续且稳定，三维纳米纤维组合体很少出现断裂，本发明可以应用于现有中任意一种静电纺丝技术；相对于现有公开的三维纳米纤维组合体的制备技术，本发明通过不同程度地不断缩小调节转子笼的回转半径，可制备得到各种具有不同疏松程度的三维纳米纤维组合体，如可制备得到具有高疏松程度、高孔隙率、高比表面积和良好机械性能等优越特性的三维纳米纤维组合体，有效满足了各种需求，应用领域广泛。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图提出具体实施例，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

请参见图1和图2所示，一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，包括高压静电发生器100、供液装置200、喷射装置300、接收装置400，高压静电发生器100可提供的电压范围为0-20KV。优选地，在本实施方式中，供液装置200采用微量注射泵，喷射装置300包括注射器和金属喷丝头两部分，金属喷丝头内径为80um，在其他实施方式中，金属喷丝头可以根据不同要求选用具体内径，如选用110um或160um等。当然地，其他实施方式也可以采用其他形式的供液装置和喷射装置。接收装置400包括电机410、具有回转半径的转子笼500、支架420，电机410通过旋转轴430与转子笼500连接，电机410与旋转轴430之间设有连轴器440，旋转轴430将电机410的旋转力传递给转子笼500，电机410和旋转轴430的第一端430a和第二端430b通过轴承可旋转地安装在支架420上；

其中，转子笼500为滑块连杆铰接机构，包括用于接收沉积纳米纤维的连杆组件和位于连杆组件两端的滑块组件，连杆组件包括连杆单元，连杆单元的数量设置为10个，当然也可以设置为小于10个或大于10个，具体可以根据实际需要来进行设置，连杆单元的数量变化可以得到不同的连杆间距，不同的连杆间距可以制备得到的不同结构的三维纳米纤维组合体。

各连杆单元包括：用于接收沉积纳米纤维的接收连杆510；位于接收连杆两端，且与接收连杆两端相互铰接的第一滑块连杆520a和第二滑块连杆520b。滑块组件包括：分别轴向滑动地套接在旋转轴上的第一滑块530a和第二滑块530b、与第一滑块530a和第二滑块530b分别连接的滑块动力件和滑块止动件，第一滑块530a和第二滑块530b与旋转轴430同步旋转，第一滑块530a和第二滑块530b分别向旋转轴430的第一端430a和第二端430b滑动。

第一滑块连杆520a铰接在第一滑块530a上，第二滑块连杆520b铰接在第二滑块530b上；各接收连杆510与旋转轴430平行，且与旋转轴430之间的径向距离相等，该径向距离成为转子笼500的回转半径，各接收连杆510的轴向长度小于第一滑块530a和第二滑块530b之间的轴向长度，用于确保第一滑块530a和第二滑块530b分别向旋转轴430的第一端430a和第二端430b滑动时，回转半径处于缩小状态。优选地，在本实施方式中，第一滑块530a和第二滑块530b外周面上设有第一环形槽（图未示出）和第二环形槽（图未示出），第一环形槽和第二环形槽内分别固定设有第一定位圈（图未示出）和第二定位圈（图未示出）；第一滑块530a和第二滑块530b外周面上分别均布10个连接槽531，具体可设置为矩形形状，第一滑块连杆520a和第二滑块连杆520b分别通过对应的连接槽531铰接在第一定位圈和第二定位圈上，具体优选地，采用铆钉铰接结构，当然还可以采用其他铰接结构来实现，只要实现本发明实施例所述的铰接效果即可。

优选地，在本实施方式中，滑块动力件为处于压缩状态的压缩弹簧540，为圆柱形状，压缩弹簧540套接在旋转轴430上，且位于第一滑块530a和第二滑块530b之间，为第一滑块530a和第二滑块530b同时提供轴向滑动力，驱动第一滑块530a和第二滑块530b分别向旋转轴430两端同时滑动，当然也在其他实施方式中，也可以采用其它结构或形式的滑块动力件。

优选地，在本实施方式中，滑块止动件包括螺母组件，螺母组件包括套装在旋转轴430上的第一止动螺母550a和第二止动螺母550b，旋转轴430上分别设有与第一止动螺母550a和第二止动螺母550b进行螺纹配合的第一螺纹段431a和第二螺纹段431b，第一止动螺母550a和第二止动螺母550b可分别在第一螺纹段431a和第二螺纹段431b上旋转位移；第一止动螺母550a位于第一滑块530a外侧，克服压缩弹簧540提供的轴向滑动力，阻止第一滑块530a向旋转轴430的第一端430a滑动；第二止动螺母550b位于第二滑块530b外侧，克服压缩弹簧540提供的轴向滑动力，阻止第二滑块530b向旋转轴430的第二端430b滑动，通过各止动螺母在旋转轴430的对应螺纹段上的旋转位移实现对各滑块的滑动距离进行微调，进而实现对回转半径进行可控形式的微调，重复性好，易于操作实现，适合大规模推广应用，此外，由于各止动螺母受到来自压缩弹簧540提供的轴向滑动力，可以有效起到对各止动螺母的防松功能，增加本发明实施例的可靠性，当然地，也可以采用其它结构或形式的滑块动力件来实现。

优选地，在本实施方式中，滑块止动件还包括紧定螺钉组件，紧定螺钉组件包括第一紧定螺钉560a和第二紧定螺钉560b，第一滑块530a和第二滑块530b分别设有螺纹孔（图未示出），第一紧定螺钉560a将第一滑块530a紧定在旋转轴430上，第二紧定螺钉560b将第二滑块530b紧定在旋转轴430上，第一紧定螺钉560a和第二紧定螺钉560b可有效确保第一滑块530a和第二滑块530b与旋转轴430的同步旋转，同时还可避免在高速运行时，连杆组件产生的离心力导致第一滑块530a和第二滑块530b克服压缩弹簧弹力540向旋转轴430内侧滑动导致回转半径增加，影响三维纳米纤维组合体的制备效果。

在本实施方式中，当第一止动螺母550a和第二止动螺母550b分别紧靠在第一滑块530a和第二滑块530b外侧时，克服压缩弹簧540提供的轴向滑动力，第一滑块530a和第二滑块530b分别停止向旋转轴430的第一端430a和第二端430b滑动，回转半径不变；

当第一止动螺母550a和第二止动螺母550b分别在第一螺纹段431a和第二螺纹段431b上旋转，同时分别向第一端430a和第二端430b位移时，第一止动螺母550a和第二止动螺母550b停止提供轴向止动力，在压缩弹簧540提供的轴向滑动力的作用下，第一滑块530a和第二滑块530b分别向旋转轴430的第一端430a和第二端430b同时滑动，回转半径缩小，直至第一止动螺母550a和第二止动螺母550b重新分别紧靠在第一滑块530a和第二滑块530b外侧时，克服压缩弹簧540提供的轴向滑动力，第一滑块530a和第二滑块530b再次分别停止向第一端430a和第二端430b滑动，回转半径不再继续缩小。

优选地，在本实施例方式中，静电纺丝装置包括与电机410电连接的转速调节装置600，用于调节电机410的旋转速度，转速调节器600可对电机410进行转速调节，调速范围设置为：0～3000r/min，进而使得本发明实施例在静电纺丝过程中，接收装置400可以设定不同的接收速度。

优选地，本实施例上述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝方法，可采用以下具体操作步骤：

a0)配制聚合物溶液，具体优选地，在本实施方式中，聚合物为0.3g/ml聚乳酸-羟基乙酸共聚物，溶剂是体积比为4:1的四氢呋喃/乙酸混合液，静电纺丝溶液在室温下放置24小时，确保溶质溶解均匀；当然地，其他实施方式可以采用其他静电纺丝溶液或熔体作为本发明所述的聚合物流体，根据实际需要来具体选择。

待聚合物在溶剂溶解均匀后，在注射器上安装内径为80um的喷丝头，将聚合物溶液注入注射器，直到喷头出现液滴，完全排除喷丝头中的气体，确保下述步骤c）可形成稳定喷射流；

然后将注射器安装在微量注射泵上，设定体积为5ml，流量为0.3ml/h的供液参数。

a)、旋转位移第一止动螺母550a和第二止动螺母550b，在旋转轴430上紧定第一滑块530a和第二滑块530a，将笼型转子500的初始回转半径设定为25mm，然后采用消毒酒精对笼型转子500的连杆组件进行消毒处理，同时可以除去连杆组件上残留的纤维；

然后将高压静电发生器100的正极和负极分别连接喷丝头和接收装置400。

b)、开启微量注射泵的供液按钮，按步骤a0）设定的供液参数开始供液。

c)、开启高压静电发生器100，高压静电发生器100输出电压，升高电压并观察喷丝头尖端液滴的变化，当液滴开始发生形变时，缓慢升高电压值，当电压值增加至6KV左右时，喷丝头尖端形成稳定喷射流，喷射流喷射沉积在连杆组件上（请参见图3），同时转速调节器600将电机转速设定为300r/min；

d)、上述步骤c）进行半小时之后，关闭高压静电发生器，旋转位移第一止动螺母550a和第二止动螺母550b，使得回转半径缩小2.5mm；

e）、重复进行步骤c)和步骤d)，重复次数设定为10次，回转半径一共缩小25mm，在其他实施方式中，可以设定为10次以下或10次以上，根据实际需求来具体设定重复次数；回转半径的缩小幅度也可以根据实际需要进行选择，回转半径的缩小幅度范围一般在7.5-60mm，通过每次缩小不同幅度的回转半径和设置不同重复次数可得到各种不同疏松程度的三维纳米纤维组合体，相信这些均是本领域技术人员的常规选择，在本专利中不再一一具体展开描述。

f)、关闭上述装置的运行，静电纺丝结束，将接收装置400接地，消除接收装置400上残留的静电电荷；

拆卸接收装置400，将沉积物从笼型转子500的连杆组件上取下，得到如图4所示的三维纳米纤维组合体，具有高疏松程度、高孔隙率、高比表面积和良好机械性能等优良特性。

优选地，由于步骤d)需要重复进行，过程参数和外界环境对静电纺丝影响较大，为了获得稳定的静电纺丝过程，在本实施方式中，在每次重复进行步骤d)时，均再次调节高压静电发生器100的电极间距和电压值。

优选地，在本实施方式中，在步骤d)进行之前清理沉积在连杆组件以外结构位置上的纤维，便于进行步骤d)，同时还可以防止该纤维对步骤d)所述的静电纺丝过程带来干扰。

需要说明的是，是采用其它能源形式来替换本发明所述的电机向转子笼提供旋转力，毫无疑义地，这些能源形式与本发明所述的电机均为等同特征。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，包括高压静电发生器、供液装置、喷射装置、接收装置，其特征在于，

所述的接收装置包括电机、具有回转半径的转子笼、支架，电机通过旋转轴与转子笼连接，旋转轴将电机的旋转力传递给转子笼，所述的电机和转子笼安装在支架上；其中，

所述的转子笼为滑块连杆铰接机构，包括用于接收沉积纳米纤维的连杆组件和位于连杆组件两端的滑块组件，所述的连杆组件两端分别铰接在滑块组件上，所述的滑块组件轴向滑动地套接在旋转轴上，与旋转轴同步转动，连杆组件与旋转轴的之间的径向距离成为所述的回转半径，所述的连杆组件的轴向长度小于或等于滑块组件的轴向长度，所述的滑块组件向旋转轴两端滑动。

2.如权利要求1所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，其特征在于，所述的连杆组件包括至少2个连杆单元，所述的各连杆单元包括：用于接收沉积纳米纤维的接收连杆；位于接收连杆两端，且与接收连杆两端相互铰接的第一滑块连杆和第二滑块连杆；

所述的滑块组件包括：分别轴向滑动地套接在旋转轴上的第一滑块和第二滑块、与第一滑块和第二滑块分别连接的滑块动力件和滑块止动件；

所述的第一滑块连杆铰接在第一滑块上，所述的第二滑块连杆铰接在第二滑块上；各接收连杆与旋转轴平行，且与旋转轴之间的径向距离相等，该径向距离成为所述的回转半径；所述的各接收连杆的轴向长度小于或等于第一滑块和第二滑块之间的轴向长度；

所述的滑块动力件提供轴向滑动力，驱动第一滑块和第二滑块分别向旋转轴的第一端和第二端同时滑动；所述的滑块止动件提供轴向止动力，阻止第一滑块和第二滑块分别向旋转轴的第一端和第二端滑动。

3.如权利要求2所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，其特征在于，所述的滑块动力件为处于压缩状态的压缩弹簧，所述的压缩弹簧套接在旋转轴上，且位于第一滑块和第二滑块之间。

4.如权利要求2或3所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，其特征在于，所述的滑块止动件包括螺母组件，所述的螺母组件包括套装在旋转轴上的第一止动螺母和第二止动螺母，所述的旋转轴上分别设有与第一止动螺母和第二止动螺母进行螺纹配合的第一螺纹段和第二螺纹段，第一止动螺母和第二止动螺母可分别在第一螺纹段和第二螺纹段上旋转位移；

所述的第一止动螺母位于第一滑块外侧，阻止第一滑块向旋转轴的第一端滑动；所述的第二止动螺母位于第二滑块外侧，阻止第二滑块向旋转轴的第二端滑动。

5.如权利要求4所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，其特征在于，所述的滑块止动件还包括紧定螺钉组件，所述的紧定螺钉组件包括第一紧定螺钉和第二紧定螺钉，所述的第一紧定螺钉将第一滑块紧定在旋转轴上，所述的第二紧定螺钉将第二滑块紧定在旋转轴上。

6.如权利要求2所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，其特征在于，所述的第一滑块和第二滑块外周面上设有第一环形槽和第二环形槽，第一环形槽和第二环形槽内分别固定设有第一定位圈和第二定位圈；所述的第一滑块和第二滑块外周面上分别均布其数量与连杆单元数量相同的连接槽，所述的第一滑块连杆和第二滑块连杆分别通过对应的连接槽铰接在所述的第一定位圈和第二定位圈上。

7.如权利要求1所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，其特征在于，所述的静电纺丝装置包括与电机电连接的转速调节装置，用于调节电机的旋转速度。

8.如权利要求2所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝装置，其特征在于，所述的连杆单元的数量为2-10个。

9.如权利要求1所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)、设定转子笼的初始回转半径；

b)、供液装置向喷射装置供给聚合物流体；

c)、开启高压静电发生器，高压静电发生器作用于喷射装置，使得喷射装置的喷射尖端形成喷射流，喷射流喷射沉积在所述的连杆组件上；

d)、在上述步骤c）进行一定时间之后，关闭高压静电发生器，调节滑块组件，使得滑块组件向旋转轴两端滑动，所述的回转半径缩小；

e）、以一定次数重复进行步骤c)和步骤d)；

f)、静电纺丝结束，将沉积物从连杆组件上取下，得到疏松程度可控的三维纳米纤维组合体。

10.如权利要求9所述的三维纳米纤维组合体的静电纺丝方法，其特征在于，所述的回转半径的缩小幅度为7.5-60mm。

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