本发明专利技术公开了一种纳米纤维束的制备装置及其制备方法，包括：机架、双层空气旋纳米纤维流输运器、窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头、纳米纤维聚束器、正静电高压源、负静电高压源、静电纺丝供液装置、运动平台、纳米纤维束收集基板；采用本发明专利技术可以产生连续的纳米纤维束，将多射流静电纺丝产生的纳米纤维聚集成束；产生的纳米纤维束，在装置的出口的纳米纤维束呈稳定直线段，远离装置出口的纳米纤维束呈鞭动段；本发明专利技术装置制备的纳米纤维束可通过收集装置静止收集或低速运动收集从而制备纳米纤维束无纺布结构；本发明专利技术装置制备的纳米纤维束可通过控制收集装置的运动路径制备纳米纤维束图案化结构。图案化结构。图案化结构。
【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维束的制备装置及其制备方法
[0001]本专利技术涉及纳米纤维束制备领域，尤其涉及一种纳米纤维束的制备装置及 其制备方法。
技术介绍
[0002]纳米纤维束具有优异的机械性能及仿生性能，在生物医疗、组织工程、热 电学及光学等领域有巨大的产业需求。然而现有的纳米纤维束制备技术从技术 层面上难以满足高效制造纳米纤维束无纺布及图案化结构的需求。例如生物模 板法、直接生长法及化学合成法所制备的纳米纤维束的长度上有限且难以实现 纳米纤维束的图案化。而静电纺丝以其具有设备简单、材料广泛、纳米纤维在 长度方向上连续的特征被认为是一种高效制备纳米纤维的方法，在静电纺丝技 术为基础上对喷头结构、收集方式进行改进而尝试制备纳米纤维束称为业界的 研究热点。纳米纤维束是由多根纳米纤维聚集而成的结构，以静电纺丝技术基 础的多射流纺丝制备纤维束需要首先克服射流之间的电荷排斥力，然后进一步 将多跟纳米纤维的聚集成束。
[0003]常见以静电纺丝技术为基础制备纳米纤维束的方法有旋转水流传输法、加 捻滚筒收集法、自组装纳米纤维束法。TEO等采用双层溶液槽旋转水流法制备 纳米纤维束，在制备纳米纤维时，利用上层溶液槽的漏流小孔产生的旋转涡流 对纳米纤维进行集中约束并加捻，然后用滚筒收集纳米纤维束，从而制备得到 带有捻度的纳米纤维纱线。Dabirian等采用滚筒滚动时的牵引作用抽取收集板 上方的纳米纤维，同时对滚筒的固定座施加旋转速度从而对纳米纤维旋转成束。 Wang等研究了各聚合物溶液导电性对制备自组装纤维束的作用，研究结果表明 导电率越高的聚合物溶液越容易制备得到自组装纤维束，当聚合物溶液的电导 率大于400μS/cm时，沉积在滚筒表面的纳米纤维的正电荷快速导走并且在静 电感应的作用下带负电，吸引后续生成的纳米纤维，从而使得在滚筒表面就可 收集到自组装纤维束。这些方法以滚筒的滚动牵引作用来传输纳米纤维束，当 滚筒静止时并不能收集到纳米纤维束，所以常见的这些纳米纤维束制备方法不 具备纳米纤维束沉积和图案化的能力。因此申请人提出一种一种纳米纤维束的 制备装置及其制备方法。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种可以产生连续的纳米纤维束，将多 射流静电纺丝产生的纳米纤维聚集成束。产生的纳米纤维束，在装置的出口的 纳米纤维束呈稳定直线段，远离装置出口的纳米纤维束呈鞭动段。制备的纳米 纤维束可通过收集装置静止收集或低速运动收集从而制备纳米纤维束无纺布结 构。装置制备的纳米纤维束可通过控制收集装置的运动路径制备纳米纤维束图 案化结构。
[0005]为了实现上述的技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种纳米纤维束制造装置，包括：
[0007]机架；
[0008]双层空气旋纳米纤维流输运器，其垂直固定在机架上；
[0009]窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头，其与双层空气旋纳米纤维流输运器中段 相连接，延伸至双层空气旋纳米纤维流输运器内部；
[0010]纳米纤维聚束器，固定在双层空气旋纳米纤维流输运器底部；
[0011]正静电高压源，其固定在机架一侧，与窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头一 端电性相连；
[0012]负静电高压源，其固定在机架另一侧，与窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头 另一端电性相连；
[0013]静电纺丝供液装置，其固定在机架两侧，与窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷 头相连接；
[0014]运动平台，其固定设置于机架底部；
[0015]纳米纤维束收集基板，其固定设置于运动平台上方，由运动平台带动纳米 纤维束收集基板进行移动。
[0016]作为一种可能的实施方式，进一步，所述的双层空气旋纳米纤维流输运器 包括：
[0017]纳米纤维流输运器外管：为圆管状，且其中段设有通孔用于连接窄间距多 喷嘴纳米纤维电纺喷头；
[0018]纳米纤维流输运器内管：为圆管状且固定在纳米纤维流输运器外管内部， 并穿过纳米纤维流输运器外管的上下两侧；
[0019]与纳米纤维流输运器外管之间形成气腔，且管壁上分布有若干个通气孔。
[0020]作为一种可能的实施方式，进一步，所述通气孔的孔径小于纳米纤维流输 运器内管的管壁厚度，同时所述通气孔的轴向方向延长线与纳米纤维流输运器 内管轴心之间设有间距；
[0021]所述纳米纤维流输运器内管与所述纳米纤维流输运器外管管壁在直径方向 上设上有安装所述窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头结构及数量相对应的孔。
[0022]作为一种可能的实施方式，进一步，所述双层空气旋纳米纤维流输运器还 包括：
[0023]外部气流接口：设置于纳米纤维流输运器外管顶部，连通所述气腔与外部， 用于与外部气源相连接。
[0024]其中，所述的双层空气旋纳米纤维流输运器包括纳米纤维流输运器内管、 结构外管及外部气流进口。所述的纳米纤维流输运器内管的管壁上密集分布通 气孔；所述的纳米纤维流输运器内管与外管之间形成一层气腔；所述气腔通过 外部气流接口与外部气源相连接；所述的纳米纤维流输运器内管与外管管壁在 直径方向上设上有与所述窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头结构及数量相对应的 孔；所述的纳米纤维流输运器内管与结构外管的材料可以亚克力、PVC及其他 工程塑料。这样做的好处是，窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头并加载正负电压 进行多射流静电纺丝生产纳米纤维，所产生的纳米纤维其中一半带正电荷一半 带负电荷，这些带不同电荷的纳米纤维束将向轴心运动；同时通过外部气流接 口对双层空气旋纳米纤维流输运器的气腔进行稳定供气，通过纳米纤维流输运 器内管壁面分布有密集小孔进气产生螺旋推进气流，所产生的气流在装置轴线 上具有较低的气压有利于纳米纤维向轴线集中，同时该纳米纤维束在轴线方向 上具有一定的分速度，可将纳米纤维束沿着轴线传送。
[0025]作为一种可能的实施方式，进一步，所述的窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷 头包括供液接口、流道板、针头板、辅助电极板、不锈钢针头；
[0026]流道板内部设有二进制流道；
[0027]所述二进制流道在流道板上侧汇聚，并与所述供液接口连通；
[0028]所述二进制流道在流道板下侧与不锈钢针头相连接；
[0029]所述针头板设置于流道板的外侧；
[0030]所述辅助电极板固定在针头板，且其与不锈钢针头绝缘。
[0031]作为一种可能的实施方式，进一步，所述二进制流道在流道板下侧以每个 流道连接一个不锈钢针头的方式进行连接；所述针头板包围在流道板外侧，形 成空槽；且所述不锈钢针头设置于空槽的内侧位置。
[0032]其中，所述窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头，为直线均布喷头，其内部分 布有二进制流道，这样设置的好处在于该流道有利于针头的出液压力均匀分布； 并且所述窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头设有辅助电极，该辅助电极板与针头 绝缘，这样设置的好处在于辅助电极有利于针头电场的均匀分布。
[0033]作为一种可能的实施方式，进一步，所述纳米纤维聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维束制造装置，其特征在于，包括：机架；双层空气旋纳米纤维流输运器，其固定在机架上；窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头，其与双层空气旋纳米纤维流输运器中段相连接，延伸至双层空气旋纳米纤维流输运器内部；纳米纤维聚束器，固定在双层空气旋纳米纤维流输运器底部；正静电高压源，与窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头一端电性相连；负静电高压源，与窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头另一端电性相连；静电纺丝供液装置，其固定在机架两侧，与窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头相连接；运动平台，其固定设置于机架底部；纳米纤维束收集基板，其固定设置于运动平台上方，由运动平台带动纳米纤维束收集基板进行移动。2.如权利要求1所述的一种纳米纤维束制造装置，其特征在于，所述的双层空气旋纳米纤维流输运器包括：纳米纤维流输运器外管：为圆管状，且其中段设有用于连接窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头的通孔；纳米纤维流输运器内管：为圆管状且固定在纳米纤维流输运器外管内部，并穿过纳米纤维流输运器外管的上下两侧；与纳米纤维流输运器外管之间形成气腔，且管壁上分布有若干个通气孔。3.如权利要求2所述的一种纳米纤维束制造装置，其特征在于，所述通气孔的孔径小于纳米纤维流输运器内管的管壁厚度，同时所述通气孔的轴向方向延长线与纳米纤维流输运器内管轴心之间设有间距；所述纳米纤维流输运器内管与所述纳米纤维流输运器外管管壁在直径方向上设上有安装所述窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头结构及数量相对应的孔。4.如权利要求2所述的一种纳米纤维束制造装置，其特征在于，所述双层空气旋纳米纤维流输运器还包括：外部气流接口：设置于纳米纤维流输运器外管顶部，连通所述气腔与外部，用于与外部气源相连接。5.如权利要求1所述的一种纳米纤维束制造装置，其特征在于，所述的窄间距多喷嘴纳米纤维电纺喷头包括供液接口、流道板、针头板、辅助电极板、不锈钢针头；流道板内部设有二进制流道；所述二进制流道在流道板上侧汇聚，并与所述供液接口连通；所述二进制流道在流道板下侧与不锈钢针头相连接；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙道恒，郑跃焜，何功汉，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。