本實(shí)用新型涉及納米纖維靜電紡織領(lǐng)域，更準(zhǔn)確的說涉及一種納米纖維制備裝置。

背景技術(shù)：

近年來，納米纖維因其高表面積比、高孔隙率等特性在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如服裝、能源、環(huán)境、光電、生物醫(yī)藥、軍事和航空航天等領(lǐng)域。制造納米纖維的方法有很多種，如拉伸法、模板合成、自組裝、微相分離、靜電紡絲等，其中靜電紡絲以操作簡單、適用范圍廣、生產(chǎn)效率相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。靜電紡絲技術(shù)是一種利用靜電力使聚合物溶液或熔體產(chǎn)生射流并最終固化為納米纖維的技術(shù)。靜電紡絲技術(shù)的原理是使聚合物溶液或熔體形成表面彎曲的液滴、液柱膜、氣泡、火山口狀隆起等，然后利用靜電力作用從曲面頂端噴出射流，射流在電場力、表面張力等作用下飛向負(fù)極板，期間被拉伸細(xì)化，同時(shí)溶劑蒸發(fā)，射流固化為納米纖維并最終沉積在接受板上，形成納米纖維氈。由靜電紡絲技術(shù)獲得的納米纖維直徑從數(shù)十納米到數(shù)微米不等。但是傳統(tǒng)的靜電紡絲技術(shù)無法有效地控制纖維制備過程中的取向，導(dǎo)致其所制備的納米纖維大都是以無規(guī)則堆砌的無紡布形式存在，從而嚴(yán)重地限制了納米纖維的應(yīng)用。較高取向的納米纖維由于具有良好的力學(xué)性能，較高的均勻度，在微電子、光學(xué)和生物組織工程領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。為了制備高取向的納米纖維，現(xiàn)在所采用的方法包括改良收集裝置、增加輔助電極和磁場等，例如通常采用的收集裝置包括旋轉(zhuǎn)式裝置轉(zhuǎn)鼓、圓盤、尖盤和分離式裝置平行板電極、雙平行圓環(huán)等。現(xiàn)有的制備高取向納米纖維的技術(shù)都能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)高取向纖維的收集，但是普遍存在紡絲效率低、設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等問題，不能方便地適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種納米纖維制備裝置，所述納米纖維制備裝置包括一供液組件、一噴射組件、一供電組件以及一接受組件，所述供液組件向所述噴射組件供液，所述噴射組件中的溶液通過金屬導(dǎo)線與供電組件相連，所述噴射組件在所述供液組件的驅(qū)動(dòng)下噴射溶液至所述接受組件，所述噴射組件包括一梯臺(tái)狀噴頭，所述梯臺(tái)狀噴頭的頂面以及相對(duì)的兩側(cè)面均具有數(shù)組平行排列的圓形微孔，溶液從所述平行排列的圓形微孔噴出后在電場力的作用下以平行排列的方式噴射在接受組件上，從而制備出高取向性的納米纖維。所述納米纖維制備裝置結(jié)構(gòu)簡單，紡絲效率高。

根據(jù)本實(shí)用新型的目的提出的一種納米纖維制備裝置，包括：

一供液組件，所述供液組件內(nèi)部具有溶液；

一噴射組件，所述噴射組件連接于所述供液組件，且所述供液組件中的溶液通過所述噴射組件噴出，所述噴射組件包括一梯臺(tái)狀噴頭，所述梯臺(tái)狀噴頭的頂面以及相對(duì)的兩側(cè)面均具有數(shù)組平行排列的圓形微孔；

一供電組件，所述供電組件與所述噴射組件電連接；以及

一接受組件，所述接收組件接地。

優(yōu)選地，所述供液組件包括一供液倉，一推壓桿，一導(dǎo)液管以及一流量泵，所述供液倉通過所述導(dǎo)液管與所述噴射組件連接，所述供液倉與所述推壓桿可滑動(dòng)的連接，通過調(diào)節(jié)所述流量泵，所述推壓桿即以相應(yīng)的速度在所述供液倉中滑動(dòng)，從而控制通過所述導(dǎo)液管的溶液流量。

優(yōu)選地，所述噴射組件包括一儲(chǔ)液倉，所述梯臺(tái)狀噴頭與所述儲(chǔ)液倉導(dǎo)通連接，所述儲(chǔ)液倉通過所述導(dǎo)液管與所述供液倉連接。

優(yōu)選地，所述供電組件包括一高壓電源和一導(dǎo)電金屬絲，所述導(dǎo)電金屬絲連通所述高壓電源的正極與所述儲(chǔ)液倉中的溶液。

優(yōu)選地，所述梯臺(tái)狀噴頭的材料為銅。

優(yōu)選地，所述接受組件為平行電極，

優(yōu)選地，所述供液組件包括一供液倉，一推壓桿，以及一流量泵，所述供液倉直接與所述噴射組件連接，所述供液倉與所述推壓桿連接，且所述推壓桿能夠在所述供液倉中滑動(dòng)，通過調(diào)節(jié)所述流量泵，所述推壓桿即以相應(yīng)的速度在所述供液倉中滑動(dòng)，從而控制通進(jìn)入所述噴射組件的溶液流量。

優(yōu)選地，所述供電組件包括一高壓電源、一導(dǎo)電金屬絲和一導(dǎo)線，所述導(dǎo)電金屬絲連通所述高壓電源的正極與所述噴射組件中的溶液，所述導(dǎo)線連接所述高壓電源的負(fù)極與所述接受組件。

優(yōu)選地，所述供液組件包括一供液倉，一推壓桿，一導(dǎo)液管、一流量泵、一回液管以及一集液池。其中所述供液倉通過所述導(dǎo)液管與所述噴射組件連接，所述供液倉與所述推壓桿可滑動(dòng)的連接，通過調(diào)節(jié)所述流量泵，所述推壓桿即以相應(yīng)的速度在所述供液倉中滑動(dòng)，從而控制通過所述導(dǎo)液管的溶液流量，所述集液池設(shè)置于所述供液倉上部，且所述集液池的開口位于所述接受組件的下部，所述集液池的底部通過所述回液管連接于所述供液倉。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)液管穿過所述集液池的底部連接至所述噴射組件，且所述導(dǎo)液管與所述集液池底部的連接處密封設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型公開的一種納米纖維制備裝置的優(yōu)點(diǎn)是：采用三面開有多組平行排列圓形微孔的梯臺(tái)狀噴頭，使得纖維產(chǎn)生時(shí)即以平行的方式運(yùn)動(dòng)，有利于制備高取向性的納米纖維，有利于高效率地制備納米纖維。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

如圖1所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置噴頭的俯視圖。

如圖3所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖4所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖5所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所述納米纖維制備裝置包括一供液組件10、一噴射組件20、一供電組件30以及一接受組件40。其中，所述供液組件10包括一供液倉11，一推壓桿12，一導(dǎo)液管13以及一流量泵14。所述供液倉11通過所述導(dǎo)液管13與所述噴射組件20連接，所述供液倉11中的溶液能夠通過所述導(dǎo)液管13流通至所述噴射組件20。所述供液倉11與所述推壓桿12連接，且所述推壓桿12能夠在所述供液倉11中滑動(dòng)，所述供液倉11中的溶液受到所述推壓桿12的推動(dòng)從所述導(dǎo)液管13流入所述噴射組件20。所述推壓桿12受所述流量泵14的控制，通過調(diào)節(jié)所述流量泵14，所述推壓桿12即以相應(yīng)的速度在所述供液倉11中滑動(dòng)，從而控制通過所述導(dǎo)液管13的溶液流量。所述噴射組件20包括一梯臺(tái)狀噴頭21和一儲(chǔ)液倉22，所述梯臺(tái)狀噴頭21與所述儲(chǔ)液倉22導(dǎo)通連接，所述儲(chǔ)液倉22通過所述導(dǎo)液管13與所述供液倉11連接，所述供液倉13中的溶液通過所述導(dǎo)液管13流入所述儲(chǔ)液倉22，再由所述梯臺(tái)狀噴頭21噴出。所述供電組件30包括一高壓電源31和一導(dǎo)電金屬絲32，所述導(dǎo)電金屬絲32連通所述高壓電源31的正極與所述儲(chǔ)液倉22中的溶液。所述接受組件40接地，且所述接受組件40采用平行電極的形式，所述梯臺(tái)狀噴射頭21噴射出的溶液經(jīng)過運(yùn)動(dòng)，溶劑蒸發(fā)形成納米纖維，納米纖維最終到達(dá)所述接受組件40時(shí)能夠以平行排列的方式沉積在平行電極上，從而實(shí)現(xiàn)高取向納米纖維的制備。

如圖2所示為所述梯臺(tái)狀噴頭21的俯視圖，所述梯臺(tái)狀噴頭21具有1頂面21和4個(gè)側(cè)面，且所述頂面21開有多個(gè)均勻平行排列的圓形微孔211，所述梯臺(tái)狀噴頭21相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面?zhèn)让?2和側(cè)面23頁分別開有多個(gè)均勻平行排列的圓形微孔221和圓形微孔231，同時(shí)所述圓形微孔211，所述圓形微孔221和所述圓形微孔231互相平行排列。由于所述梯臺(tái)狀噴頭21上圓形微孔的結(jié)構(gòu)，溶液從所述梯臺(tái)狀噴頭21的圓形微孔中噴出時(shí)即互相平行，為形成高取向的納米纖維創(chuàng)造了有利的條件。所述梯臺(tái)狀噴頭21的梯臺(tái)狀結(jié)構(gòu)，使得進(jìn)入所述梯臺(tái)狀噴頭21的溶液壓強(qiáng)逐漸增大，有利于纖維的產(chǎn)出，且所述梯臺(tái)狀噴頭21多圓形微孔的結(jié)構(gòu)能夠大大的增加納米纖維的制備效率。優(yōu)選地，所述梯臺(tái)狀噴頭21采用銅金屬制成，銅金屬作為一種良導(dǎo)體，制成的梯臺(tái)狀噴頭21能夠使溶液導(dǎo)電均勻，同時(shí)能夠使溶液的導(dǎo)電強(qiáng)度達(dá)到最大，有利于形成高取向的納米纖維。

如圖3所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例與第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的不同之處在于供液組件10A。所述供液組件10A包括一供液倉11A，一推壓桿12A，以及一流量泵14A，所述供液倉11A直接與所述噴射組件20連接，所述供液倉11A中的溶液能夠直接流通至所述噴射組件20。所述供液倉11A與所述推壓桿12A連接，且所述推壓桿12A能夠在所述供液倉11A中滑動(dòng)，所述供液倉11A中的溶液受到所述推壓桿12A的推動(dòng)流入所述噴射組件20。所述推壓桿12A受所述流量泵14A的控制，通過調(diào)節(jié)所述流量泵14A，所述推壓桿12A即以相應(yīng)的速度在所述供液倉11A中滑動(dòng)，從而控制通進(jìn)入所述噴射組件20的溶液流量。本實(shí)施例中去除了導(dǎo)液管，所述流量泵14A直接控制所述溶液從所述供液倉11A進(jìn)入所述噴射組件20的流量，而所述噴射組件20中的所述梯臺(tái)狀噴頭21和所述儲(chǔ)液倉22也是直接連通的，即通過控制所述流量泵14A即可直接控制所述梯臺(tái)狀噴射頭21的流量，溶液流量調(diào)節(jié)更加精準(zhǔn)。

如圖4所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例與第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的不同之處在于供電組件30B。所述供電組件30B包括一高壓電源31B、一導(dǎo)電金屬絲32B和一導(dǎo)線33B。所述導(dǎo)電金屬絲32B連通所述高壓電源31B的正極與所述儲(chǔ)液倉22中的溶液，所述導(dǎo)線33B連接所述高壓電源31B的負(fù)極與所述接受組件40。所述供電組件30B的結(jié)構(gòu)有利于加大所述梯臺(tái)狀噴頭21和所述接受組件40之間的電勢差，有利于提高納米纖維運(yùn)動(dòng)過程中的取向性。

如圖5所示為本實(shí)用新型的一種納米纖維制備裝置第四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，第四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例與第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的不同之處在于供液組件10C。所述供液組件10C包括一供液倉11C，一推壓桿12C，一導(dǎo)液管13C、一流量泵14C、一回液管15C以及一集液池16C。其中所述供液倉11C通過所述導(dǎo)液管13C與所述噴射組件20連接，所述供液倉11C中的溶液能夠通過所述導(dǎo)液管13C流通至所述噴射組件20。所述供液倉11C與所述推壓桿12C連接，且所述推壓桿12C能夠在所述供液倉11C中滑動(dòng)，所述供液倉11C中的溶液受到所述推壓桿12C的推動(dòng)從所述導(dǎo)液管13C流入所述噴射組件20。所述推壓桿12C受所述流量泵14C的控制，通過調(diào)節(jié)所述流量泵14C，所述推壓桿12C即以相應(yīng)的速度在所述供液倉11C中滑動(dòng)，從而控制通過所述導(dǎo)液管13C的溶液流量。所述集液池16C設(shè)置于所述供液倉11C上部，且所述集液池16C的開口位于所述接受組件40的下部，所述集液池16C的底部通過所述回液管15C連接于所述供液倉11C。所述導(dǎo)液管13C穿過所述集液池16C的底部連接至所述噴射組件20，且所述導(dǎo)液管13C與所述集液池16C底部的連接處密封設(shè)置。當(dāng)溶液從所述噴射組件20向外噴射時(shí)，部分濺落的溶液會(huì)落入所述集液池16C，并由所述集液池16C收集后經(jīng)所述回液管15C回流至所述供液倉11C，用于之后的納米纖維制備。采用所述供液組件10C中結(jié)合所述集液池16C和所述回液管15C的結(jié)構(gòu)，能夠有效地減少溶液浪費(fèi)，節(jié)約納米纖維的制造成本。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。