CN114561709A - 一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及静电直喷装置技术领域，尤其是涉及一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置。本发明通过驻极装置携带与凝胶纤维同类型的电荷，可使得纤维在驻极装置上方弯曲，驻极装置中间凹陷，增加纤维的弯曲变形程度；同时通过调控绝缘板和驻极装置的数量和分布情况，定向使纺丝区域的电场紊乱，从而进一步增强单根纤维的弯曲变形程度，进而使得纤维间交织缠绕程度显著增加。在两者的共同作用下，一步制备出具有立体蓬松铰接结构的气凝胶，经煅烧装置煅烧后得到最终的产品。本装置结构简单、兼容性好、成本较低、操作简便。

Description

一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置
技术领域
本发明涉及静电直喷技术领域，尤其是涉及一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置。
背景技术
静电直喷纺丝是当前制备纳米纤维最有效的方法之一，由于其设备简单、适纺范围广、成本低等多方面的特点，受到学术界和工业界的广泛关注，其具体原理是将纺丝液在喷丝头处形成泰勒锥，并经过电荷斥力、重力、表面张力和电场力的共同作用下拉伸细化，最终形成纳米纤维沉积在接收基材上。传统静电直喷规模化生产过程中，电喷纤维在鞭动牵伸后不断无规沉积在接收基材表面，逐步形成结构致密的二维纤维膜，难以形成立体蓬松的三维气凝胶材料，限制了材料的应用场景，为了扩大静电直喷材料的应用领域，亟需设计一种可连续制备具有立体蓬松结构的纤维气凝胶材料的电喷装置。
目前，本领域的相关技术人员已经做了一些研究。专利CN201621124275.7公布了一种制备蓬松态磁性纳米纤维的静电纺丝装置，通过带有永磁体的静电驻极接收装置对纤维进行磁力拉伸，让纤维在静电驻极接收装置的水体中充分拉伸后，在接收基材上沉积。但该装置只能针对磁性纤维，受众面窄，且纤维经过水体再沉积后相互交织缠结程度低，力学性能严重不足。专利CN201921421482.2公布了一种蓬松态纳米纤维的制备装置，主要通过包括溶液收集池、旋转台及旋转针的静电驻极接收装置实现材料的蓬松，通过溶液收集池里是非牛顿流体，旋转针通过自旋使得周边非牛顿流体出现爬杆效应在尖端形成溶液凸尖。纤维在溶液凸尖上沉积，受到溶液凸尖的周向运动作用进一步拉伸细化，并逐渐旋绕在溶液凸尖上，使纳米纤维的直径进一步细化，得到蓬松态纳米纤维，但是尖端会破坏纤维结构，使其成为短纤维，并且会减少纤维间的缠结，从而使得最终获得的材料力学性能严重不足，并且装置复杂，应用场景受限。
发明内容
为了解决上述问题，研究一种可以使电喷纤维具备三维立体结构，且加深纤维间缠结以提升力学性能的电喷装置具有十分重要的意义；本发明的目的是提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置。本发明通过驻极装置携带与凝胶纤维同类型的电荷，可使得纤维在驻极装置上方弯曲，驻极装置中间凹陷，增加纤维的弯曲变形程度；同时通过调控绝缘板和驻极装置的数量和分布情况，定向使纺丝区域的电场紊乱，从而进一步增强单根纤维的弯曲变形程度，进而使得纤维间交织缠绕程度显著增加。在两者的共同作用下，一步制备出具有立体蓬松铰接结构的气凝胶，经煅烧装置煅烧后得到最终的产品。本装置结构简单、兼容性好、成本较低、操作简便。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的第一个目的是提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，包括导电板、绝缘板和驻极装置；所述驻极装置嵌入进绝缘板内，绝缘板连同驻极装置嵌入导电板；
制备陶瓷纤维气凝胶的凝胶纤维经由静电驻极接收装置的驻极装置和绝缘板引起的电场紊乱弯曲并交织缠绕形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶的前驱体。
在本发明的一个实施方式中，所述静电驻极接收装置设置有滚筒和用于收集陶瓷纤维气凝胶的前驱体的接收基材；
滚筒直径高于导电板、绝缘板以及驻极装置嵌入组合后的总高度，并置于导电板两端；接收基材置于滚筒上。
在本发明的一个实施方式中，所述静电驻极接收装置接地。
在本发明的一个实施方式中，所述驻极装置为柱体，柱体顶部凹陷；驻极装置携带有与凝胶纤维同类型的电荷。
在本发明的一个实施方式中，所述绝缘板为中心设置有2级凹槽的柱体，所述 2级凹槽为与驻极装置底面积相同的柱体凹槽，且2级凹槽高度小于驻极装置高度；
所述导电板为中心设置有1级凹槽的柱体，所述1级凹槽为与绝缘板底面积相同的柱体凹槽，且1级凹槽的高度小于绝缘板高度。
在本发明的一个实施方式中，导电板中1级凹槽的个数为100～1000，列数为 1～10。
在本发明的一个实施方式中，所述绝缘板嵌入导电板的1级凹槽内，驻极装置嵌入绝缘板的2级凹槽内；其中，导电板、绝缘板与驻极装置可自由拼接。
在本发明的一个实施方式中，所述驻极装置的材质选自二氧化硅、羟基磷灰石、钛酸钡、锆钛酸铅、氧化锌、氧化铝、氧化钛、氮化硅、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、可溶性聚乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或几种；
所述绝缘板的材质选自云母、氧化锆陶瓷、石棉、大理石、橡胶或聚甲醛中的一种或几种；
所述导电板的材质选自银、铜、铝、黄酮、镍铬合金或石墨中的一种或几种。
本发明的第二个目的是提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电直喷装置，包括高压静电发生装置、窄缝多喷孔纺丝喷头、静电驻极接收装置；
所述高压静电发生装置、窄缝多喷孔纺丝喷头、静电驻极接收装置依次连接；
所述高压静电发生装置为窄缝多喷孔纺丝喷头供电，窄缝多喷孔纺丝喷头的喷头主体喷射出凝胶纤维，凝胶纤维经静电驻极接收装置形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶的前驱体。
本发明的第三个目的是提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的装置，包括上述静电直喷装置及高温煅烧装置；所述高温煅烧装置独立于静电直喷装置；
静电直喷装置得到的陶瓷纤维气凝胶的前驱体经高温煅烧装置煅烧后得到陶瓷纤维气凝胶产品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过驻极装置携带与凝胶纤维同类型的电荷，可使得凝胶纤维在驻极装置上方弯曲，驻极装置中间凹陷，增加凝胶纤维的弯曲变形程度；同时通过调控绝缘板和驻极装置的数量和分布情况，定向使纺丝区域的电场紊乱，从而进一步增强凝胶纤维的弯曲变形程度并促进凝胶纤维间交织缠绕，一步制备出立体蓬松且具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶；
(2)本发明的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电直喷装置，其静电驻极接收装置的绝缘板和驻极装置数量不唯一，在导电板上的位置也不唯一，因此可定向制备多种形态各异的纤维气凝胶材料；
(3)本发明的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电直喷装置，静电驻极接收装置使用的材料易获得，拼装简单，拆卸清洗容易，可以用于静电直喷气凝胶的大规模生产；
(4)本发明的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电直喷装置，静电驻极接收装置可以用于现有静电直喷装置的改装，在传统的静电直喷纺丝装置上将静电驻极接收装置替换即可。
附图说明
图1为本发明高压静电发生装置与窄缝多喷孔纺丝喷头结构示意图；
图2为本发明静电驻极接收装置结构示意图；
图3为本发明高温煅烧装置结构示意图；
图4为本发明静电驻极接收装置各组成结构示意图；
图5为本发明静电驻极接收装置的一种场强分布情况示意图；
图6为本发明静电驻极接收装置中导电板的一种结构示意图；
图7为本发明静电驻极接收装置中绝缘板的一种结构示意图；
图8为本发明静电驻极接收装置中驻极装置的一种结构示意图；
图9为本发明窄缝多喷孔纺丝喷头(二级截面流道和三级截面流道)整体示意图；
图10为本发明窄缝多喷孔纺丝喷头的绝缘支撑基座结构示意图；
图11为本发明窄缝多喷孔纺丝喷头的二级截面流道结构示意图。
图中标号：1-二级截面流道；2-三级截面流道；3-金属电极；4-接线柱；5-纺丝喷头绝缘侧壁；6-隔离垫块；7-一级截面流道；8-筛网；9-绝缘支撑底座；10-绝缘凹槽；11-高压静电发生装置；12-窄缝多喷孔纺丝喷头；13-灌注装置；14-静电驻极接收装置；15-高温煅烧装置；141-滚筒；142-接收基材；143-导电板；144-1 级凹槽；145-绝缘板；146-2级凹槽；147-驻极装置。
具体实施方式
本发明提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，包括导电板、绝缘板和驻极装置；所述驻极装置嵌入进绝缘板内，绝缘板连同驻极装置嵌入导电板；
制备陶瓷纤维气凝胶的凝胶纤维经由静电驻极接收装置的驻极装置和绝缘板引起的电场紊乱弯曲并交织缠绕形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶的前驱体。
在本发明的一个实施方式中，所述静电驻极接收装置设置有滚筒和用于收集陶瓷纤维气凝胶的前驱体的接收基材；
滚筒直径高于导电板、绝缘板以及驻极装置嵌入组合后的总高度，并置于导电板两端；接收基材置于滚筒上。
在本发明的一个实施方式中，所述静电驻极接收装置接地。
在本发明的一个实施方式中，所述驻极装置为柱体，柱体顶部凹陷；驻极装置携带有与凝胶纤维同类型的电荷。
在本发明的一个实施方式中，所述绝缘板为中心设置有2级凹槽的柱体，所述 2级凹槽为与驻极装置底面积相同的柱体凹槽，且2级凹槽高度小于驻极装置高度；
所述导电板为中心设置有1级凹槽的柱体，所述1级凹槽为与绝缘板底面积相同的柱体凹槽，且1级凹槽的高度小于绝缘板高度。
在本发明的一个实施方式中，导电板中1级凹槽的个数为100～1000，列数为 1～10。
在本发明的一个实施方式中，所述绝缘板嵌入导电板的1级凹槽内，驻极装置嵌入绝缘板的2级凹槽内；其中，导电板、绝缘板与驻极装置可自由拼接。
在本发明的一个实施方式中，所述驻极装置的材质选自二氧化硅、羟基磷灰石、钛酸钡、锆钛酸铅、氧化锌、氧化铝、氧化钛、氮化硅、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、可溶性聚乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或几种；
所述绝缘板的材质选自云母、氧化锆陶瓷、石棉、大理石、橡胶或聚甲醛中的一种或几种；
所述导电板的材质选自银、铜、铝、黄酮、镍铬合金或石墨中的一种或几种。
本发明提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电直喷装置，包括高压静电发生装置、窄缝多喷孔纺丝喷头、静电驻极接收装置；
所述高压静电发生装置、窄缝多喷孔纺丝喷头、静电驻极接收装置依次连接；
所述高压静电发生装置为窄缝多喷孔纺丝喷头供电，窄缝多喷孔纺丝喷头的喷头主体喷射出凝胶纤维，凝胶纤维经静电驻极接收装置形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶的前驱体。
本发明提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的装置，包括上述静电直喷装置及高温煅烧装置；所述高温煅烧装置独立于静电直喷装置；
静电直喷装置得到的陶瓷纤维气凝胶的前驱体经高温煅烧装置煅烧后得到陶瓷纤维气凝胶产品。
如图1-图11所示，一种制备陶瓷纤维气凝胶的装置，包括静电驻极接收装置 14、窄缝多喷孔纺丝喷头12、高压静电发生装置11和高温煅烧装置15；
高压静电发生装置11、窄缝多喷孔纺丝喷头12、静电驻极接收装置14依次连接；
窄缝多喷孔纺丝喷头12的喷头主体上设置有接线柱4，高压电源10通过金属导线与接线柱4连接，使得整体窄缝多喷孔纺丝喷头12带电；
静电驻极接收装置14由驻极装置147、绝缘板145、导电板143自由拼接而成，导电板143设置有1级凹槽144，绝缘板145设置有2级凹槽146；静电驻极接收装置14由驻极装置147嵌入绝缘板145的2级凹槽146，再将绝缘板145嵌入导电板143的1级凹槽144组合而成；驻极装置147携带与凝胶纤维同类型的电荷，且中间凹陷；静电驻极接收装置14接处理。
高温煅烧装置15独立于静电驻极接收装置14、窄缝多喷孔纺丝喷头12和高压静电发生装置，且可提供0～1500℃的温度。
工作时，高压静电发生装置11通过喷头主体上的接线柱4连接窄缝多喷孔纺丝喷头12，窄缝多喷孔纺丝喷头12的喷头主体喷射出凝胶纤维；驻极装置147携带与凝胶纤维同类型的电荷使得凝胶纤维在驻极装置147上方弯曲；驻极装置147 中间凹陷，增加凝胶纤维的弯曲变形程度；同时通过调控绝缘板145和驻极装置 147的数量和分布情况，定向使纺丝区域的电场紊乱，从而进一步增强单根凝胶纤维的弯曲变形程度，进而使得凝胶纤维间交织缠绕程度显著增加，形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶前驱体；然后将具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶前驱体放入高温煅烧装置15煅烧后形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶产品。
如图6-8所示，驻极装置147为圆柱体结构，圆心为f，半径为f e1，高度为 e1e4；驻极装置147fe1边长度为0.1～3cm，e1e4边长度为1～10cm，驻极装置147的材质为二氧化硅、羟基磷灰石、钛酸钡、锆钛酸铅、氧化锌、氧化铝、氧化钛、氮化硅、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、可溶性聚乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或几种。
绝缘板145为设置有2级凹槽146的立方体结构，立方体的一面设有四个顶点 a3、b3、c3、d3，相对面上一一对应有四个顶点a4、b4、c4、d4，2级凹槽146即从 c3c4d3d4面中心截掉驻极装置147一样大小的圆柱后形成的凹槽；绝缘板145a3a4边的长度为1～10cm，a3c3边的长度为1～10cm，c3d3边的长度为1～10cm，绝缘板 145的材质为云母、氧化锆陶瓷、石棉、大理石、橡胶或聚甲醛中的一种或几种。
导电板143为设置有1级凹槽144的立方体结构，立方体的一面设有四个顶点a1、b1、c1、d1，相对面上一一对应有四个顶点a2、b2、c2、d2，1级凹槽144即从 c1c2d1d2面等距离截掉若干个绝缘板145一样大小的立方体后形成的凹槽；导电板 143a1a2边的长度为50～1000cm，a1c1边的长度为20～100cm，c1d1边的长度为 50～200cm，导电板143的材质为银、铜、铝、黄酮、镍铬合金或石墨中的一种或几种，导电板143中1级凹槽144的个数为100～1000，列数为1～10。
如图9-图11所示，窄缝多喷孔纺丝喷头12由一、二和三级截面流道依次连接而成；窄缝多喷孔纺丝喷头12与绝缘支撑底座9之间设置有隔离垫块6，绝缘支撑底座9上还设置有绝缘凹槽10。
一级截面流道7为立方体结构；
二级截面流道1为截取后的立方体结构，立方体一面上设有四个顶点a、b、c 和d，相对面上一一对应有四个顶点a’、b’、c’和d’，立方体的cc’边上设有靠近c的点e和靠近c’的点e’，立方体的dd’边上设有靠近d的点f和靠近d’的点f’，cd边、ef边和e’f’边相互平行，ce边的长度等于ca边，c’e’边的长度等于c’a’边，截取即截掉以c为圆心、ce为半径、cd为高的四分之一圆柱，同时截掉以c’为圆心、c’e’为半径、c’d’为高的-四分之一圆柱；ee’边的长度≤1mm；
三级截面流道2为立方体结构；
一级截面流道7的面S与二级截面流道1的面aa’bb’贴合，且尺寸相同，三级截面流道2的面F与二级截面流道1的面ee’ff’贴合，且尺寸相同。
二级截面流道1中，ef边的长度为0.5～2m，ee’边的长度为0.1～1mm，aa’边的长度为10～20cm；一级截面流道7中，垂直于面S的边的长度为1～10cm；三级截面流道2中，垂直于面F的边的长度为10～40cm。
三级截面流道2的面F上分别与ef、e’f’平行的两条直线上分别设置有突起的金属电极3。
窄缝多喷孔纺丝喷头上的二级截面流道1、三级截面流道2两侧的主体内部设置为空心结构，并且在二级截面流道1、三级截面流道2的两侧的壁上(即纺丝喷头绝缘侧壁5)各开一个圆孔外接冷空气，冷空气的温度范围为-10～15℃。
一级截面流道7远离二级截面流道1的端部还设置有筛网8。
在窄缝多喷孔纺丝喷头12的喷头主体上设置有接线柱4，接线柱4形状为圆锥、圆柱、棱柱、棱锥和棱台其中一种或多种组合，分布密度为1～2个/cm，材质选自铁合金、钴合金、镍合金、铜合金、铝合金、铂合金或铱合金中的一种或几种组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种制备陶瓷纤维气凝胶的装置。
一种制备陶瓷纤维气凝胶的装置，包括静电驻极接收装置14、窄缝多喷孔纺丝喷头12、高压静电发生装置11和高温煅烧装置15；该装置示意图如图1-4所示；
静电驻极接收装置14由驻极装置147、绝缘板145和导电板143自由拼接而成；静电驻极接收装置14还设置有滚筒141和接收基材142，所述滚筒141置于驻极装置147两端，滚筒141的直径高于驻极装置147、绝缘板145以及导电板143 组合后的高度，接收基材142置于滚筒141上；驻极装置147为圆柱体结构，底面半径为0.2cm，高为5cm，材质为羟基磷灰石；绝缘板145为设置有2级凹槽146 的立方体结构，2级凹槽146即从c3c4d3d4面中心截掉驻极装置147一样大小的圆柱后形成的凹槽，绝缘板145a3a4边的长度为1cm，a3c3边的长度为1cm，c3d3边的长度为1cm，绝缘板145的材质为云母；导电板143为设置有1级凹槽144的立方体结构，1级凹槽144即从c1c2d1d2面等距离截掉若干的立方体后形成的凹槽，导电板143a1a2边的长度为100cm，a1c1边的长度为100cm，c1d1边的长度为100cm，导电板143的材质为银，导电板143中截取的立方体的个数为1000，列数为10。
窄缝多喷孔纺丝喷头12由一、二和三级截面流道依次连接而成；
一级截面流道7为立方体结构；
二级截面流道1为截取后的立方体结构，立方体一面上设有四个顶点a、b、c 和d，相对面上一一对应有四个顶点a’、b’、c’和d’，立方体的cc’边上设有靠近c的点e和靠近c’的点e’，立方体的dd’边上设有靠近d的点f和靠近d’的点f’，cd边、ef边和e’f’边相互平行，ce边的长度等于ca边，c’e’边的长度等于c’a’边，截取即截掉以c为圆心、ce为半径、cd为高的四分之一圆柱，同时截掉以c’为圆心、c’e’为半径、c’d’为高的四分之一圆柱；ee’边的长度≤1mm；
三级截面流道2为立方体结构；
一级截面流道7的面S与二级截面流道1的面aa’bb’贴合，且尺寸相同，三级截面流道2的面F与二级截面流道1的面ee’ff’贴合，且尺寸相同；
其中ef边的长度为2m，ee’边的长度为1mm，aa’边的长度为20cm；一级截面流道7中，垂直于面S的边的长度为10cm；三级截面流道2中，垂直于面F 的边的长度为40cm。
静电驻极接收装置14的一种场强分布情况如图5所示。
将该装置用于一种正硅酸乙酯纺丝原液的静电直喷实验，具体过程为：纺丝原液通过灌注装置13加入窄缝多喷孔纺丝喷头12，窄缝多喷孔纺丝喷头12静电直喷，由于驻极装置147增加了静电直喷纺丝区域电场的紊乱性，使得纺丝原液在飞行过程中的剪切鞭动程度大幅提升，显著增加了射流转变为凝胶纤维后的弯曲变形程度；同时驻极装置147带有和凝胶纤维同种类型电荷，根据同号相斥原则，在驻极装置147正上方，凝胶纤维向上弯曲，驻极装置147中间，凝胶纤维向下弯曲，进一步增加了凝胶纤维的弯曲变形程度，在二者的协同作用下，凝胶纤维的弯曲变形程度足够大，相互之间的交织缠绕程度足够大，从而在到达接收基材时形成了空间上立体蓬松的铰接结构，得到了氧化硅纤维气凝胶前驱体，随后再通过高温煅烧装置15在800℃下煅烧1h后，得到了最终的氧化硅陶瓷纤维气凝胶产品。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，包括导电板(143)、绝缘板(145)和驻极装置(147)；所述驻极装置(147)嵌入进绝缘板(145)内，绝缘板(145)连同驻极装置(147)嵌入导电板(143)；
制备陶瓷纤维气凝胶的凝胶纤维经由静电驻极接收装置(14)的驻极装置(147)和绝缘板(145)引起的电场紊乱弯曲并交织缠绕形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶的前驱体。
2.根据权利要求1所述的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，所述静电驻极接收装置(14)设置有滚筒(141)和用于收集陶瓷纤维气凝胶的前驱体的接收基材(142)；
滚筒(141)直径高于导电板(143)、绝缘板(145)以及驻极装置(147)嵌入组合后的总高度，并置于导电板(143)两端；接收基材(142)置于滚筒(141)上。
3.通过权利要求1所述的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，所述静电驻极接收装置(14)接地。
4.根据权利要求1所述的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，所述驻极装置(147)为柱体，柱体顶部凹陷；驻极装置(147)携带有与凝胶纤维同类型的电荷。
5.根据权利要求1所述的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，所述绝缘板(145)为中心设置有2级凹槽(146)的柱体，所述2级凹槽(146)为与驻极装置(147)底面积相同的柱体凹槽，且2级凹槽(146)高度小于驻极装置(147)高度；
所述导电板(143)为中心设置有1级凹槽(144)的柱体，所述1级凹槽(144)为与绝缘板(145)底面积相同的柱体凹槽，且1级凹槽的高度小于绝缘板(145)高度。
6.根据权利要求1所述的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，导电板(143)中1级凹槽(144)的个数为100～1000，列数为1～10。
7.根据权利要求5-6任一所述的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，所述绝缘板(145)嵌入导电板(143)的1级凹槽(144)内，驻极装置(147)嵌入绝缘板(145)的2级凹槽(146)内；其中，导电板(143)、绝缘板(145)与驻极装置(147)可自由拼接。
8.根据权利要求1所述的一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电驻极接收装置，其特征在于，所述驻极装置(147)的材质选自二氧化硅、羟基磷灰石、钛酸钡、锆钛酸铅、氧化锌、氧化铝、氧化钛、氮化硅、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、可溶性聚乙烯或聚偏氟乙烯中的一种或几种；
所述绝缘板(145)的材质选自云母、氧化锆陶瓷、石棉、大理石、橡胶或聚甲醛中的一种或几种；
所述导电板(143)的材质选自银、铜、铝、黄酮、镍铬合金或石墨中的一种或几种。
9.一种制备陶瓷纤维气凝胶的静电直喷装置，其特征在于，包括高压静电发生装置(11)、窄缝多喷孔纺丝喷头(12)、静电驻极接收装置(14)；
所述高压静电发生装置(11)、窄缝多喷孔纺丝喷头(12)、静电驻极接收装置(14)依次连接；
所述高压静电发生装置(11)为窄缝多喷孔纺丝喷头(12)供电，窄缝多喷孔纺丝喷头(12)的喷头主体喷射出凝胶纤维，凝胶纤维经静电驻极接收装置(14)形成具有铰接结构的陶瓷纤维气凝胶的前驱体。
10.一种制备陶瓷纤维气凝胶的装置，其特征在于，包括权利要求9所述的静电直喷装置及高温煅烧装置(15)；所述高温煅烧装置(15)独立于静电直喷装置；
静电直喷装置得到的陶瓷纤维气凝胶的前驱体经高温煅烧装置(15)煅烧后得到陶瓷纤维气凝胶产品。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090079295A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrostatic generator
JP2010010462A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Yamaha Corp エレクトレット製造方法及び有孔エレクトレット製造装置
CN102206883A (zh) * 2011-06-03 2011-10-05 中国人民解放军国防科学技术大学 一种蓬松状超细纤维的制备方法
US20110250308A1 (en) * 2010-04-12 2011-10-13 The UAB Foundation Electrospinning apparatus, methods of use, and uncompressed fibrous mesh
JP2014128040A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Panasonic Corp エレクトレット電極、それを用いた振動発電器および振動発電装置、ならびに振動発電装置を搭載した通信装置と、エレクトレット電極の製造方法
CN106367818A (zh) * 2016-10-21 2017-02-01 上海工程技术大学 一种用于静电纺丝的点阵式接收器及制备纳米纤维的方法
CN208917349U (zh) * 2018-09-30 2019-05-31 苏州克劳丝纳米科技有限公司 一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置
CN110257930A (zh) * 2019-06-27 2019-09-20 东华大学 一种用于制备蓬松静电纺丝纳米纤网的三维针板接收装置
CN209508464U (zh) * 2018-09-30 2019-10-18 苏州克劳丝纳米科技有限公司 一种制备蓬松纳米纤维的静电纺丝装置
CN111910274A (zh) * 2020-09-02 2020-11-10 江科 熔喷法非织造布喷射纤维静电驻极与纤维拉伸装置及方法
CN112981555A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 东华大学 一种疏密周期堆叠絮状纤维过滤材料的制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090079295A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrostatic generator
JP2010010462A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Yamaha Corp エレクトレット製造方法及び有孔エレクトレット製造装置
US20110250308A1 (en) * 2010-04-12 2011-10-13 The UAB Foundation Electrospinning apparatus, methods of use, and uncompressed fibrous mesh
CN102206883A (zh) * 2011-06-03 2011-10-05 中国人民解放军国防科学技术大学 一种蓬松状超细纤维的制备方法
JP2014128040A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Panasonic Corp エレクトレット電極、それを用いた振動発電器および振動発電装置、ならびに振動発電装置を搭載した通信装置と、エレクトレット電極の製造方法
CN106367818A (zh) * 2016-10-21 2017-02-01 上海工程技术大学 一种用于静电纺丝的点阵式接收器及制备纳米纤维的方法
CN208917349U (zh) * 2018-09-30 2019-05-31 苏州克劳丝纳米科技有限公司 一种制备卷曲纳米纤维的静电纺丝装置
CN209508464U (zh) * 2018-09-30 2019-10-18 苏州克劳丝纳米科技有限公司 一种制备蓬松纳米纤维的静电纺丝装置
CN110257930A (zh) * 2019-06-27 2019-09-20 东华大学 一种用于制备蓬松静电纺丝纳米纤网的三维针板接收装置
CN111910274A (zh) * 2020-09-02 2020-11-10 江科 熔喷法非织造布喷射纤维静电驻极与纤维拉伸装置及方法
CN112981555A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 东华大学 一种疏密周期堆叠絮状纤维过滤材料的制备方法

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