CN205529161U - 一种近场静电纺丝喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种近场静电纺丝喷头装置，包括注射装置、电纺丝喷头组件、PET绝缘基底和直流高压电源，电纺丝喷头组件包括喷头座、喷头高度调节件、输液管、探针座、导电探针和喷头，喷头座上安装喷头高度调节件和探针座，探针座环绕所述喷头高度调节件分布，喷头高度调节件和探针座的表面均设置外螺纹，与喷头座上设置的内螺纹相配合，喷头高度调节件内设置通孔，所述通孔内插入输液管，所述探针座上安装导电探针，所述喷头安装在喷头高度调节件的底端，并与输液管连通，所述喷头上安装针头。本实用新型在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)绝缘基上直写时，可以形成稳定的纤维且可以通过控制注射泵的流量使直写的线宽达到预期值。

Description

一种近场静电纺丝喷头

技术领域

本实用新型涉及纺丝领域，具体是一种基于电液动力耦合的可在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)绝缘基底上直写的近场静电纺丝喷头。

背景技术

电液动力耦合(Electrohydrodynamic，EHD)直写是在外部施加电场作用在聚合物溶液上。在电场力的作用下，聚合物溶液表面形成泰勒锥。电场力大于溶液的表面张力时，射流就出泰勒锥射出。Sun Daoheng等人提出了利用纺丝射流的稳定阶段可以得到方向可控的连续纳米纤维。基于此种方法，可以运用到柔性电子器件制造，并得到微纳米图案沉积。

然而，从目前的研究进展看，该方法的收集装置大部分是导电材料，而在绝缘材料上的研究比较少，主要是纤维上的电荷会在非导电材料上积累，难以得到和在导电材料上一致的图案沉积，这就大大制约了柔性电子的发展。现有的喷丝头难以克服静电纺丝在绝缘基底上的直写，难以在PET绝缘基底上得到比较好的纤维沉积。

PET是一种高聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。其表面平滑有光泽，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电绝缘性能仍较好。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服近场静电纺丝中较难在绝缘基底上直写的缺点，提供一种可以在绝缘基底上直写的近场静电纺丝喷头。

本实用新型通过以下的技术方案实现：

一种近场静电纺丝喷头装置，包括注射装置、电纺丝喷头组件、PET绝缘基底和直流高压电源，所述电纺丝喷头组件包括喷头座、喷头高度调节件、输液管、探针座、导电探针和喷头，所述喷头座上安装喷头高度调节件和探针座，所述探针座环绕所述喷头高度调节件分布，所述喷头高度调节件和探针座的表面均设置外螺纹，与喷头座上设置的内螺纹相配合，所述喷头高度调节件内设置通孔，所述通孔内插入输液管，所述探针座上安装导电探针，所述喷头安装在喷头高度调节件的底端，并与输液管连通，所述喷头上安装针头。

进一步地，所述注射装置包括注射泵和连接于注射泵上的注射器，所述注射器的一端连接输液管的一端。

优选地，所述喷头高度调节件、喷头座和探针座均由绝缘材料制成。

优选地，所述喷头座为圆形，所述喷头高度调节块与喷头座共轴线。

优选地，所述探针座的数量为8～12个。

优选地，所述导电探针与喷头的轴线距离小于或等于2.5cm。

采用上述技术方案的有益效果是：

1、本实用新型在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)绝缘基上直写时，可以形成稳定的纤维。

2、本实用新型在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)绝缘基上直写时，通过控制注射泵的流量可使直写的线宽达到预期值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中电纺丝喷头组件的结构示意图；

图3是本实用新型中喷头座的俯视图；

其中，1-注射装置、11-注射泵、12-注射器、2-电纺丝喷头组件、21-喷头座、22-喷头高度调节件、23-输液管、24-探针座、25-导电探针、26-喷头、27-针头、3-PET绝缘基底，4-直流高压电源。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，以使本实用新型的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚明确的界定。

如图1～3所示，一种近场静电纺丝喷头装置，包括注射装置1、电纺丝喷头组件2、PET绝缘基底3和直流高压电源4，所述电纺丝喷头组件2包括喷头座21、喷头高度调节件22、输液管23、探针座24、导电探针25和喷头26，所述喷头座21上安装喷头高度调节件22和探针座24，所述探针座24环绕所述喷头高度调节件22分布，所述喷头座21为圆形，所述喷头高度调节块22与喷头座21共轴线，所述喷头高度调节件22和探针座24的表面均设置外螺纹，与喷头座上设置的内螺纹相配合，方便调节高度调节件22和探针座24的高度，所述喷头高度调节件22内设置通孔，所述通孔内插入输液管23，所述注射装置1包括注射泵11和连接于注射泵上的注射器12，所述注射器12的一端连接输液管23的一端，所述探针座24上安装导电探针25，所述喷头26安装在喷头高度调节件22的底端，并与输液管23连通，所述喷头26上安装针头27。

优选地，所述喷头高度调节件22、喷头座21和探针座24均由绝缘材料制成。

优选地，所述探针座24的数量为8～12个。

优选地，所述导电探针25与喷头26的轴线距离小于或等于2.5cm。

具体使用时，喷头座21固定在高速精密XYZ三维运动平台Z轴上，PET绝缘基底3固定在XY水平运动平台上，调节喷头调节件22的高度，使喷头26的尖端到PET绝缘基底3的距离为3mm，且其尖端不能超出喷头座21的最底端；调节导电探针25的高度，使其尖端也不能超出喷头座21的最底端，且尖端到PET绝缘基底3的距离为2mm。将直流高压电源4的正极接到针头27，负极接到导电探针25。工作时，注射泵11将注射器12里的聚氧化乙烯水溶液(PEO，分子量30万，浓度15％)通过输液管23注入到通孔221里，并在针头27产生小液滴后接通高压直流电源4的正负极。在电场力的作用下，针头27处形成泰勒锥，然后一股射流会在泰勒锥尖端射到PET绝缘基底3上。由于导电探针25的负高压极化，PET绝缘基底3表面会在导电探针25针尖区形成负电荷区的感应电荷，就克服纤维上的残余电荷在PET绝缘基底3上不能及时排走而出现的纤维排斥现象的缺点，纤维在PET绝缘基底3上有较好的沉积。快速移动XY水平运动平台，在电场力作用下带正电荷的射流就和PET绝缘基底3上带的负电荷中和，就可以实现在PET绝缘基底3上电纺直写。

上述结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现方式并不受上述方式的限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同改进和替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种近场静电纺丝喷头装置，包括注射装置、电纺丝喷头组件、PET绝缘基底和直流高压电源，其特征在于：所述电纺丝喷头组件包括喷头座、喷头高度调节件、输液管、探针座、导电探针和喷头，所述喷头座上安装喷头高度调节件和探针座，所述探针座环绕所述喷头高度调节件分布，所述喷头高度调节件和探针座的表面均设置外螺纹，与喷头座上设置的内螺纹相配合，所述喷头高度调节件内设置通孔，所述通孔内插入输液管，所述探针座上安装导电探针，所述喷头安装在喷头高度调节件的底端，并与输液管连通，所述喷头上安装针头。

2.根据权利要求1所述的一种近场静电纺丝喷头装置，其特征在于，所述注射装置包括注射泵和连接于注射泵上的注射器，所述注射器的一端连接输液管的一端。

3.根据权利要求1所述的一种近场静电纺丝喷头装置，其特征在于，所述喷头高度调节件、喷头座和探针座均由绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种近场静电纺丝喷头装置，其特征在于，所述喷头座为圆形，所述喷头高度调节块与喷头座共轴线。

5.根据权利要求1所述的一种近场静电纺丝喷头装置，其特征在于，所述探针座的数量为8～12个。

6.根据权利要求1所述的一种近场静电纺丝喷头装置，其特征在于，所述导电探针与喷头的轴线距离小于或等于2.5cm。