CN206570441U - 一种气泡静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气泡静电纺丝装置，所述气泡静电纺丝装置包括一供气组件，一供电组件、一出泡组件和一接受组件，所述出泡组件还包括一螺线管，所述供电组件为所述螺线管供电形成通电螺线管，螺线管的顶部，纳米纤维溶液向上喷出的气泡做切割磁感线运动，洛伦兹力引导纳米纤维减少弯曲运动路径，向上运动到平行电极上最终以较为有序方式沉积在平行极板上，纤维具有较佳的均一性和取向性。

Description

一种气泡静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及纳米纤维领域，跟准确的说涉及一种气泡静电纺丝装置。

背景技术

纳米纤维凭借其优良特性，在过滤，生物组织工程，增强材料，传感器等领域均有广泛的应用，而如何进一步地提高纳米纤维的性能是研究的重点。判断纳米纤维性能的依据主要包括其纤维取向性和均一性，通过提高纳米纤维的取向性和均一性，可以进一步提高纳米纤维的力学性能。现在制备纳米纤维普遍使用静电纺丝技术，静电纺丝技术是一种利用静电力使聚合物溶液或熔体产生射流并最终固化为纳米纤维的技术。静电纺丝技术的原理是使聚合物溶液或熔体形成表面弯曲的液滴、液柱膜、气泡、火山口状隆起等，然后利用静电力作用从曲面顶端喷出射流，射流在电场力、表面张力等作用下飞向负极板，期间被拉伸细化，同时溶剂蒸发，射流固化为纳米纤维并最终沉积在接受板上，形成纳米纤维毡。由静电纺丝技术获得的纳米纤维直径从数十纳米到数微米不等。但是由于静电纺丝过程中存在不稳定的鞭动射流，并且由于静电纺丝高速射丝，固化成纤的特点，制备出的纳米纤维大都以无纺布的形式无规则堆积，纳米纤维取向性差，均一性低，从而导致制备出的纳米纤维力学性能较差。现有的静电纺丝技术还存在纺丝效率低的问题。为了能够更加快速地制备出取向性高，纤维均一性好的纳米纤维，使其应用于生物医学，增强材料，导电材料，碳纳米管等更多领域，是相关领域技术人员的重要课题，在近年来也产生了一些新技术。气泡静电纺丝技术是一种新兴的纳米纤维制备技术，其通过在溶液中形成气泡，并使气泡在接收装置上破裂来制备纳米纤维。相比传统的静电纺丝技术，气泡静电纺丝技术具有纺丝速度快，纤维均一性好，纳米纤维直径小等优势，但是现有的气泡静电纺丝技术还存在气泡破裂不均匀，射流范围大，浪费原料等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种气泡静电纺丝装置，所述气泡静电纺丝装置包括一供气组件，一供电组件、一出泡组件和一接受组件，所述出泡组件还包括一螺线管，所述供电组件为所述螺线管供电形成通电螺线管，螺线管的顶部，纳米纤维溶液向上喷出的气泡做切割磁感线运动，洛伦兹力引导纳米纤维减少弯曲运动路径，向上运动到平行电极上最终以较为有序方式沉积在平行极板上，纤维具有较佳的均一性和取向性。

根据本实用新型的目的提出的一种气泡静电纺丝装置，包括：

一供气组件，所述供气组件包括一气泵和一导气管；

一出泡组件，所述出泡组件通过所述导气管与所述气泵导气连接；

一供电组件，所述供电组件与所述出泡组件电连接；以及

一接受组件，所述接受组件包括多个平行设置的平行电极。

优选地，所述出泡组件包括一储液槽、一圆管、一漏斗状喷气管以及缠绕所述圆管的金属铜丝，所述圆管轴线垂直地设置于所述储液槽中，所述漏斗状喷气管呈倒扣状设置于所述圆管底部，且所述漏斗状喷气管通过所述导气管与所述气泵导气连接，所述金属铜丝与所述供电组件电连接。

优选地，所述漏斗状喷气管底部具有一通气口，所述漏斗状喷气管的顶部具有一喷气口，且所述漏斗状喷气管通过所述通气口与所述导气管导气连接，所述气泵排出的气体经所述导气管传导至至所述通气口。

优选地，所述供电组件包括一高压电源和一导线，所述高压电源通过所述导线与所述金属铜丝电连接，且通过控制所述高压电源的开启与关闭，可以控制所述金属铜丝的通断电状态。

优选地，所述圆管采用金属铜制成。

优选地，所述气泵为电动气泵。

优选地，所述出泡组件还包括一隔板，所述隔板上开设有多个小孔，所述隔板设置于所述圆管内部，且所述隔板位于所述喷气口的上方，所述喷射口的下方。

优选地，所述隔板上的所述小孔尺寸可调。

与现有技术相比，本实用新型公开的一种气泡静电纺丝装置的优点是：圆管内部的倒扣漏斗，能够有效防止溶液回流，节约原料成本，且不断的向上吹出空气细流使在管的顶部产生微小气泡，增强了气泡的稳定性，在施加高电源的情况下纤维能够向上喷薄而出。与泡破裂的大气泡相比，有效减少纳米纤维上附着的液滴。大大提高纺丝效果，使纤维形貌更均匀更清晰。圆管的四周缠有金属铜丝，等同于通电螺线管，在通电情况下与金属铜芯形成加强磁场，使所喷出的纳米纤维向上运动时因切割磁感线所受的洛伦兹力，减少了纳米纤维的弯曲路径，使纤维竖直向上运动，有助于在接受装置上沉积成平行纳米纤维。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

如图1所示为本实用新型的一种气泡静电纺丝装置的结构示意图。

如图2所示为本实用新型的一种气泡静电纺丝装置金属圆管的一种变体的结构示意图。

如图3所示为本实用新型的一种气泡静电纺丝装置金属圆管的一种变体中隔板的结构示意图

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的一种气泡静电纺丝装置的结构示意图。所述七宝静电纺丝装置包括一供气组件10、一出泡组件20、一供电组件30以及一接受组件40。所述供气组件10包括一气泵11和一导气管12，且所述气泵11通过所述导气管12与所述出泡组件20连接，所述气泵11为所述出泡组件20供气。所述气泵11可以选用手动气泵，电动气泵或者数字调控式气泵等，可以根据不同需求进行选用。为了能够更好地控制所述气泡静电纺丝装置的出泡过程，所述气泵11优选为可智能调控的气泵。所述接受组件40包括多个平行设置的平行电极，能够最大限度地收集纳米纤维，同时对于提高纳米纤维的取向性也有较佳的作用。

所述出泡组件20包括一储液槽21、一圆管22、一漏斗状喷气管23以及缠绕所述圆管22的金属铜丝24。所述圆管22轴线垂直地设置于所述储液槽21中，所述漏斗状喷气管23设置于所述圆管22底部且所述漏斗状喷气管23呈倒扣状设置于所述圆管22底部，且所述圆管22优选采用金属铜制成。所述圆管具有一喷射口221。所述漏斗状喷气管23底部具有一通气口231，所述漏斗状喷气管23的顶部具有一喷气口232，且所述漏斗状喷气管23通过所述通气口231与所述导气管12连接，所述气泵11排出的气体经所述导气管12传导至所述通气口231，再由所述漏斗状喷气管23顶部的所述喷气口232排入所述圆管22。当所述圆管22中的喷丝溶液液面漫过所述漏斗状喷气管23时，所述漏斗状喷气管23顶部的喷气口232排除的气体在喷丝溶液中形成气泡，气泡沿所述圆管22的轴线方向上升。在所述圆管22内部设置所述漏斗状喷气管23，能够有效防止喷丝溶液回流，从而节约制备纳米纤维的物料成本。所述漏斗状喷气管23顶部的所述喷气口232产生气泡体积较小，气泡的体积越小越稳定，并且体积较小的气泡在破裂时射流范围较小，相较于体积较大的气泡，较小的气泡制备出的纳米纤维均一性更好。

所述金属铜丝24缠绕于所述圆管22，所述金属铜丝24与所述供电组件30连接。所述供电组件30包括一高压电源31和一导线32，且所述高压电源31通过所述导线32与所述金属铜丝24连接，为所述金属铜丝24供电，且通过控制所述高压电源31的开启与关闭，可以控制所述金属铜丝24的通断电状态。当所述金属铜丝24通电时，缠绕在所述圆管22上的金属铜丝24即形成通电螺线管，同时所述圆管22由金属铜制成，所述金属铜丝24与所述圆管22结合产生加强磁场，在所述圆管22的顶部，从所述喷射口221喷射出的纳米纤维在向上方运动时切割磁感线会受到洛伦兹力的作用，从而喷射出的纳米纤维在向上运动过程中能够减少路径弯曲，即喷射出的纳米纤维运动方向大致相同，当所述纳米纤维到达所述接收装置40时，能够沉积为平行纳米纤维，即形成取向性较佳的纳米纤维。

所述气泡静电纺丝装置的使用方式如下：首先，在所述储液槽21中倒入喷丝溶液，启动所述气泵11，调节所述气泵11，使所述漏斗状喷气管23顶部的喷气口232吹出微小气泡，随后启动所述高压电源31，所述高压电源为所述金属铜丝24供电，缠绕在所述圆管22上的金属铜丝24与所述圆管22组成通电螺线管产生加强磁场，在所述圆管22的所述喷射口221处气泡破裂，破裂产生的纳米纤维在向所述接受组件40运动的过程中切割磁感线，纳米纤维在洛伦兹力的作用下减小路径弯曲，最终以有序的方式沉积在所述接受组件40上，形成均一性、取向性较佳的纳米纤维。

如图2所示为所述气泡静电纺丝装置的所述圆管22的一种变体的结构示意图。所述圆管22中加装一隔板25，所述隔板25的结构如图3所示，可见所述隔板25上开设有多个小孔251。所述隔板25设置于所述圆管22内部，且所述隔板25位于所述喷气口232的上方，所述喷射口221的下方。所述喷气口232处形成的气泡经过所述隔板25之后，一部分气泡会在所述小孔251的作用下进一步分裂，形成体积更小的气泡，气泡更加稳定，能够进一步提高制备出的纳米纤维的均一性。更进一步的，所述隔板25可以根据需要进行更换，改变所述小孔251的孔径，以适用于不同的生产要求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种气泡静电纺丝装置，其特征在于，包括：

一供气组件，所述供气组件包括一气泵和一导气管；

一出泡组件，所述出泡组件通过所述导气管与所述气泵导气连接；

一供电组件，所述供电组件与所述出泡组件电连接；以及

一接受组件，所述接受组件包括多个平行设置的平行电极。

2.如权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述出泡组件包括一储液槽、一圆管、一漏斗状喷气管以及缠绕所述圆管的金属铜丝，所述圆管轴线垂直地设置于所述储液槽中，所述圆管顶部具有一喷射口，所述漏斗状喷气管呈倒扣状设置于所述圆管底部，且所述漏斗状喷气管通过所述导气管与所述气泵导气连接，所述金属铜丝与所述供电组件电连接。

3.如权利要求2所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述漏斗状喷气管底部具有一通气口，所述漏斗状喷气管的顶部具有一喷气口，且所述漏斗状喷气管通过所述通气口与所述导气管导气连接，所述气泵排出的气体经所述导气管传导至所述通气口。

4.如权利要求2所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述供电组件包括一高压电源和一导线，所述高压电源通过所述导线与所述金属铜丝电连接，且通过控制所述高压电源的开启与关闭，可以控制所述金属铜丝的通断电状态。

5.如权利要求1所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述气泵为电动气泵。

6.如权利要求3所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述出泡组件还包括一隔板，所述隔板上开设有多个小孔，所述隔板设置 于所述圆管内部，且所述隔板位于所述喷气口的上方，所述喷射口的下方。

7.如权利要求6所述的气泡静电纺丝装置，其特征在于，所述隔板上的所述小孔尺寸可调。