超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]納米纖維具有極高的比表面積和優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)性能，無論是在基礎(chǔ)研究還是實(shí)際應(yīng)用方面，納米纖維都具有十分重要的研究?jī)r(jià)值。其中，靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維結(jié)構(gòu)更為獨(dú)特、性能更為優(yōu)異，在醫(yī)藥、環(huán)境、組織工程以及軍事等諸多領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景，近些年已成為全球?qū)W者研究的熱點(diǎn)。文獻(xiàn)Zhu J1Chen L，Xu Z，eta1.Electrospinning preparat1n of ultra-long aligned nanofibers thin filmsfor high performance fully flexible lithium-1on batteries[J].Nano Energy,2015，12:339-346.掲示了超長(zhǎng)有序納米纖維在高性能柔性鋰離子電池上的重要應(yīng)用^文獻(xiàn)Persano L,Dagdeviren C,Su Y，et al.High performance piezoelectric devicesbased on aligned arrays of nanofibers of poIy(vinylidenefluoride-co-trif luoroethyIene) [J].Nature communicat1ns ,2013,4:1633.介紹了基于有序納米纖維陣列的高性能壓電器件特性?？梢?，實(shí)納米纖維的有序化及其超長(zhǎng)有序納米纖維的制備都具有重要的研究?jī)r(jià)值。然而，傳統(tǒng)的“針尖-平板靜態(tài)收集方式”所獲得的納米纖維大都雜亂無序，無法滿足生物組織工程上的應(yīng)用。因此，實(shí)現(xiàn)納米纖維超長(zhǎng)有序化對(duì)納米纖維工業(yè)化應(yīng)用具有重要的研究意義。
[0003]近年來，國(guó)內(nèi)外科研人員圍繞納米纖維的制備開展了大量科學(xué)研究，已取得一些初步進(jìn)展。文南犬Sundaray B, Subramanian V,Natarajan T S,et al.Electrospinning ofcontinuous aligned polymer fibers[J].Applied physics letters,2004,84(7):1222-1224.用滾筒連接電機(jī)收集納米纖維，利用滾筒收集納米纖維，可有效增大收集面積。但滾筒不易收集到有序纖維，且轉(zhuǎn)速過快時(shí)會(huì)引起納米纖維斷裂。該方法制備的納米纖維長(zhǎng)度只有10cm。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其克服了【背景技術(shù)】中所述的不足。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的所采用的技術(shù)方案是:
[0006]超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置、納米纖維收集裝置、約束底板、導(dǎo)軌平臺(tái)和可調(diào)支架。；可調(diào)支架豎直設(shè)于導(dǎo)軌平臺(tái)上，納米纖維發(fā)生裝置固定于可調(diào)支架上，納米纖維發(fā)生裝置的纖維出口位于導(dǎo)軌平臺(tái)的上方;納米纖維收集裝置包括兩塊平行的金屬薄片，這兩塊金屬薄片均相連于電源負(fù)極，并豎立于水平導(dǎo)軌平臺(tái)上方、納米纖維發(fā)生裝置的下方;約束底板位于兩塊平行的金屬薄片之間，約束底板相連于電源另一負(fù)極上并相連于可調(diào)支架上所述約束底板所接的負(fù)電壓高于金屬薄片所接的負(fù)電壓。
[0007]—實(shí)施例中，納米纖維收集裝置還包括用于使金屬薄片保持豎直的支撐單元。
[0008]—實(shí)施例中，所述的支撐單元為兩塊馬蹄形支撐塊，兩塊金屬薄片分別固定于這兩塊支撐塊上。
[0009]一實(shí)施例中，導(dǎo)軌平臺(tái)設(shè)有導(dǎo)槽，所述的支撐塊底部設(shè)有能夠沿導(dǎo)槽滑動(dòng)的滑塊。
[0010]—實(shí)施例中，約束底板連接于可調(diào)支架上并可相對(duì)于可調(diào)支架上下滑動(dòng)，納米纖維發(fā)生裝置也連接于可調(diào)支架上并可相對(duì)于可調(diào)支架上下滑動(dòng)。
[0011]—實(shí)施例之中:所述兩塊平行金屬薄片是立式放置，且與高壓電源負(fù)極相連。
[0012]一實(shí)施例之中:所述兩塊平行金屬薄片外側(cè)是經(jīng)絕緣處理的。
[0013]—實(shí)施例之中:所述約束底板必須為良導(dǎo)體，且與高壓電源另一負(fù)極相連但不與平行金屬薄片相連接。
[0014]一實(shí)施例之中:所述約束底板是長(zhǎng)導(dǎo)電片且位于噴絲頭的正下方。
[0015]—實(shí)施例之中:所述平行金屬薄片關(guān)于約束底板中線左右對(duì)稱分布。
[0016]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置、納米纖維收集裝置、約束底板、導(dǎo)軌平臺(tái)和可調(diào)支架。納米纖維發(fā)生裝置用于產(chǎn)生納米纖維;納米纖維收集裝置由兩塊平行的金屬薄片和支撐單元組成，兩塊金屬薄片均相連于電源負(fù)極;約束底板相連于電源另一負(fù)極上，用于控制納米纖維的沉積范圍；導(dǎo)軌平臺(tái)用于調(diào)整兩塊平行金屬薄片的間距；可調(diào)支架用于調(diào)整約束底板高度和噴絲頭高度；通過調(diào)整噴絲頭高度、約束底板高度、平行金屬薄片間距以及噴絲頭和收集裝置電壓可實(shí)現(xiàn)平行金屬薄片上超長(zhǎng)有序的納米纖維沉積;設(shè)備裝置比較簡(jiǎn)單，具有易操作性和易實(shí)施性。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]圖1繪示了本發(fā)明所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置的整體示意圖。
[0020]圖2繪示了本發(fā)明所述的一較佳實(shí)施例的水平導(dǎo)軌平臺(tái)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0021]圖3繪示了本發(fā)明所述的一較佳實(shí)施例的可調(diào)支架結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0022]圖4繪示了本發(fā)明所述的一較佳實(shí)施例的噴絲嘴及固連于噴絲嘴的滑塊結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0023]圖5繪示了本發(fā)明所述的一較佳實(shí)施例的馬蹄形支撐單元及與其固連的滑塊結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0024]圖6繪示了本發(fā)明所述的在改良條件下制備的長(zhǎng)度為Im的超長(zhǎng)有序納米纖維的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
[0025]圖7繪示了本發(fā)明所述的制備的有序納米纖維的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]請(qǐng)查閱圖1，超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置I，兩平行金屬薄片2、馬蹄形支撐單元3、約束底板4、電源5、導(dǎo)軌平臺(tái)6、噴絲頭7和可調(diào)支架8，納米纖維發(fā)生裝置I用于產(chǎn)生納米纖維;兩平行金屬薄片2和馬蹄形支撐單元單元3組成納米纖維收集裝置，兩塊金屬薄片2均相連于電源5的負(fù)極，并平行豎立于導(dǎo)軌平臺(tái)6上;約束底板4相連于電源5另一負(fù)極上并相連于可調(diào)支架8上，用于控制納米纖維的沉積范圍；
[0027]導(dǎo)軌平臺(tái)6用于調(diào)整兩塊平行金屬薄片2的間距，其沿前側(cè)邊緣設(shè)有刻度(參見圖2);可調(diào)支架8用于調(diào)整約束底板4高度和噴絲頭7高度，該可調(diào)支架8豎立于導(dǎo)軌平臺(tái)6的后側(cè)中間，兩塊平行金屬薄片2分別位于可調(diào)支架8的左右兩側(cè)；噴絲頭7通過固連的滑塊11(參見圖4)與可調(diào)支架8的導(dǎo)向槽配合，可調(diào)節(jié)噴絲頭7的高度;通過調(diào)整噴絲頭7高度、約束底板4高度、平行金屬薄片2間距以及噴絲頭7和平行金屬薄片2電壓可實(shí)現(xiàn)平行金屬薄片2上超長(zhǎng)有序的納米纖維沉積。
[0028]在本實(shí)施例中，請(qǐng)查閱圖2和圖3，導(dǎo)軌平臺(tái)6的導(dǎo)向槽為兩平行直線槽，可調(diào)支架8的導(dǎo)向槽為一豎直的直線槽，其右側(cè)設(shè)有刻度。較佳實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，請(qǐng)查閱圖6和圖7，在本實(shí)施例中，可制備長(zhǎng)度為Im的超長(zhǎng)納米纖維，SEM圖表征納米纖維的有序性。
[0029]所屬平行金屬薄片2是立式放置，且與高壓電源5負(fù)極相連。每個(gè)金屬薄片2的底部都設(shè)有能夠沿導(dǎo)軌平臺(tái)6的導(dǎo)向槽滑動(dòng)的滑塊21。
[0030]所述兩塊平行金屬薄片外側(cè)是經(jīng)絕緣處理的。
[0031]所述約束底板4必須為良導(dǎo)體，且與電源5另一負(fù)極相連，但不與平行金屬薄片相連接。
[0032]所述約束底板4是長(zhǎng)寬比大的方形導(dǎo)電片且位于噴絲頭7的正下方。
[0033]所述平行金屬薄片2是關(guān)于約束底板4中線左右對(duì)稱分布的。
[0034]約束底板4所接的負(fù)電壓高于平行金屬薄片2所接的負(fù)電壓。
[0035]當(dāng)制造超長(zhǎng)有序的納米纖維時(shí)，首先開啟電源5為噴絲頭7提供正電壓，為平行金屬薄片2提供負(fù)電壓，使噴絲頭7能夠噴射出納米纖維，通過調(diào)節(jié)滑塊21在導(dǎo)軌平臺(tái)6上的位置來改變兩平行金屬薄片2距中線的距離，并通過調(diào)節(jié)滑塊11在可調(diào)支架8上的位置來改變噴絲頭7的鉛垂高度，開啟納米纖維發(fā)生裝置I產(chǎn)生連續(xù)的納米纖維，在電場(chǎng)力的作用下，納米纖維會(huì)在約束底板4上方平行排列，最后有序沉積到兩平行金屬薄片2間隙上。通過改變滑塊11、滑塊21位置和噴絲頭7噴射的高度可以獲得超長(zhǎng)有序的納米纖維。
[0036]以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:它包括納米纖維發(fā)生裝置、納米纖維收集裝置、約束底板、導(dǎo)軌平臺(tái)和可調(diào)支架；可調(diào)支架豎直設(shè)于導(dǎo)軌平臺(tái)上，納米纖維發(fā)生裝置連接于可調(diào)支架上，納米纖維發(fā)生裝置的纖維出口位于導(dǎo)軌平臺(tái)的上方;納米纖維收集裝置包括兩塊平行的金屬薄片，這兩塊金屬薄片均相連于電源負(fù)極，并豎立于水平導(dǎo)軌平臺(tái)上、納米纖維發(fā)生裝置的下方;約束底板位于兩塊平行的金屬薄片之間，約束底板相連于電源另一負(fù)極上并相連于可調(diào)支架上所述約束底板所接的負(fù)電壓高于金屬薄片所接的負(fù)電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:納米纖維收集裝置還包括用于使金屬薄片保持豎直的支撐單元。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:所述的支撐單元為兩塊馬蹄形支撐塊，兩塊金屬薄片分別固定于這兩塊支撐塊上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:導(dǎo)軌平臺(tái)設(shè)有導(dǎo)槽，所述的支撐塊底部設(shè)有能夠沿導(dǎo)槽滑動(dòng)的滑塊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:約束底板連接于可調(diào)支架上并可相對(duì)于可調(diào)支架上下滑動(dòng)，納米纖維發(fā)生裝置也連接于可調(diào)支架上并可相對(duì)于可調(diào)支架上下滑動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:所述兩塊平行金屬薄片外側(cè)經(jīng)絕緣處理。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:所述約束底板為良導(dǎo)體，且與高壓電源另一負(fù)極相連但不與平行金屬薄片相連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:所述約束底板是導(dǎo)電片，且位于噴絲頭的正下方。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長(zhǎng)有序納米纖維制備裝置，其特征在于:所述平行金屬薄片關(guān)于約束底板中線左右對(duì)稱分布。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超長(zhǎng)有序納米纖維的制備裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置、納米纖維收集裝置、約束底板、導(dǎo)軌平臺(tái)和可調(diào)支架。納米纖維發(fā)生裝置用于產(chǎn)生納米纖維；納米纖維收集裝置由兩塊平行的金屬薄片和支撐單元組成，兩塊金屬薄片均相連于電源負(fù)極；約束底板相連于電源另一負(fù)極上，用于控制納米纖維的沉積范圍；導(dǎo)軌平臺(tái)用于調(diào)整兩塊平行金屬薄片的間距；可調(diào)支架用于調(diào)整約束底板高度和噴絲頭高度；通過調(diào)整噴絲頭高度、約束底板高度、平行金屬薄片間距以及噴絲頭和收集裝置電壓可實(shí)現(xiàn)平行金屬薄片上超長(zhǎng)有序的納米纖維沉積；設(shè)備裝置比較簡(jiǎn)單，具有易操作性和易實(shí)施性。
【IPC分類】D01D5/00
【公開號(hào)】CN105671655
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610143139
【發(fā)明人】雷廷平, 王姝玉, 鄭靖重, 楊帆
【申請(qǐng)人】華僑大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日