专利名称：用于生产微米纤维和纳米纤维的二维或三维纤维材料的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于生产微米纤维和纳米纤维的ニ維和三维纤维材料的设备，该设备包括ー组拉丝喷嘴、第一组电极和收集板，该组拉丝喷嘴附接于第一电势，该第一组电极面对该组拉丝喷嘴，并排列为具有规则的相互间距且附接于第二电势，该收集板用于收集处于多个相邻电极间的微米纤维或纳米纤維。
背景技术：
依据很高強度的静电场原理运行的、用于生产微米纤维和纳米纤维的、迄今为止已知的设备通常利用板收集电扱，很高强度的静电场的效果使熔融的聚合物或聚合物溶液形成为纤维结构。第一种聚合物拉丝方法已早在二十世纪初被专利保护一US0705671 (1900),US0692631 (1902)，US2048651 (1934)[I]。沉积在板式电极上的各纤维随机放置，即它们并不以任何优选的方向放置。这是由于移动的聚合物喷射流不稳定的状态造成的，其轨迹在入射到收集电极上之前非常复杂且在空间上是无序的。如果生产的材料包括规则排列的微米纤维或纳米纤维，则该材料还可广阔地应用于众多新的现代领域和分支。它们的未来潜力在于它们的形态特征以及由形态特征导致的机械、生理、生物、物理、光学和化学特征(即，尤其要归功于其内部规则性定向的结构)的实质改进。一些公开文件涉及了以此种方式沉积的纤维的排列原则。两种基本方法已为人知。第一种方法应用了将以高转速旋转的纤维卷绕至柱体、条棒或碟片上的机械原理。本发明还涉及的第二种原理利用静态收集器，静态收集器分成两个或多个传导部分，各部分由一定尺寸的非传导空隙相互隔开。收集器使起作用的静电场的电カ线成形。聚合物喷射流的轨迹由静电场カ确定，并且落在收集器上的纤维在被分割的收集器的非传导区内以优选的方向相互平行地沉积。收集器的传导区与非传导区的结构限定了起作用的静电力，影响到现有的聚合物喷射流的随机飞行，因此，控制了其移动。纤维有序的沉积至收集器上的机制可由系统的实验研究或物理模型的数值仿真推断出。原理上讲，这些方法成功地操作。在2003-2005年，Dan Li等人在专业杂志上发表了上述讨论的原理[2_4]。使用类似的设备生产平面(2D)材料或立体(3D)材料在很大程度上受到限制，且生产具有规则结构的更大的2D材料与更厚的3D材料是不可能的。因此，生产仅限制于制造单个定向的纤维。有序的微米或纳米纤维沉积在被分割的收集器的非传导区上，在非传导去，它们形成精细的规则层。被分割的收集器包括通常为金属的传导连接器，该连接器被具有高电阻率(大于1016Ω. cm)的非传导背板隔开。沉积在这种收集器上的纤维与其机械连接，从而使其任何更进一歩的独立实际使用受限。在被分割的收集器上定位下衬底或者在发射器与收集器之间定位下衬底导致结构化的静电场カ的减弱，其效果參与形成了纤维定向。为使用此种方法生产的材料，需先从收集器获取产生的层，然后将产生的层转移。Rouhollaha Jalili等人[5]描述了用于将若干定向的纤维积横成共同束的简单的收集器。其结果并非平面结构，而仅仅是成束的纤维。这种纤维样品被単独准备，以用于对束特征的后续X射线分析和机械分析。对若干纤维束的实际应用未在[5]中提及，且由于所达到的尺寸(长30mm，直径约O. 08mm)，可以认为它的意义并不重大。专利申请US2005-0104258A1和PPVCZ2007-0727A3讨论了产生单种电荷的收集电极结构，但这些专利申请未涉及纤维的任何有序形成与定向。分割的收集器是美国专利US4689186的一部分，但是该收集器用用不同的目的且没有直接參与任何定向纤维的形成。专利申请EP2045375A1描述了利用在电学上分割的柱形收集器生产包括具有规则结构的微米或纳米纤维的2D或3D材料的设备，在收集器旋转期间，定向纤维被收集。通过所描述的解决方案，生产具有受限尺寸的材料是可能的，受限尺寸部分由旋转收集器的直径所限制。而且，实现用于生产此种具有更大面积(即，建议的解决方案的多次重复)类型的材料的设备在实践中较复杂，线性受限，且因此效率低下。
低強度的微米或纳米纤维(特别是由生物聚合物制成的纤维)在将形成更厚的层(2D或3D)时，在收集器电极之间被其自身重力撕裂，从而导致整个结构被破坏。这限制了各种生产エ艺并限制了获得具有所需參数的可用材料。当沉积纤维成更厚的层时，定向水平发生退化，并且纤维排列又变得更随机。此种情况是由所形成的纤维层内(即，处于应保持非传导且无电荷的收集器部分内)电荷的逐渐增长，以使纤维定向规则正确发挥作用所导致的。这个负面的效果致使定向的纤维只沉积在材料的下层内，即在沉积开始时首先沉积的那些层内；另一方面，随意排列的纤维在更高的层内占大多数。因此，设计出了采集收集器的结构及自动化机械装置，其中自动化机械装置抽取微米或纳米纤维的较薄沉积层，并同时随着拉丝过程将它们叠置成更厚的层(2D或3D)。
发明内容
本发明的ー个目的在于能够控制所生产的微米或纳米纤维材料的形态特征及其导致的其它特征，并以此获得更佳的且是各向异性的新材料特征。所生产的纤维材料的特征(特别是纤维结构定向的程度、形态、密度、孔隙率以及机械、物理、生物及化学特征)受到エ艺參数的影响。新材料具有平面(2D)或立体(3D)物体形式的较大宏观尺寸。各种起始材料(优选为聚合物，即，合成聚合物或天然聚合物)可用于拉丝エ艺，以生产微米或纳米纤维。该目的是由用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的ニ维或三维的纤维材料的设备实现的，该设备包括ー组拉丝喷嘴、一组电极以及收集板，所述拉丝喷嘴连接至第一电势，所述电极面对所述喷嘴，所述电极以规则的间隔排列并连接至第二电势，所述收集板用于收集处于多个相邻收集器电极之间的微米纤维或纳米纤维，本发明的实质在于所述电极包括排列在平面内的至少两个电极，收集板与电极的平面形成α角，所述α角的大小范围在0°到90°之间，所述收集板相对于所述电极可移动地支撑，移动的方向处于与所述电极的平面相垂直的、所述电极的轴位于其中的平面内，并且所述收集板的移动方向与所述电极的轴形成β角，所述β角的大小范围在0°到90°之间。在根据本发明的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的ニ维或三维的纤维材料的设备的ー种有利的实施方式中，收集板支承于电极上，且边缘设置有刃部。
在设备的另一有利的实施方式中，收集板设置有敞开的平行空隙，每个空隙被设置为面对一个电极，收集板在两个相邻空隙之间的部分插入到两个相邻的电极之间的空间中。在此设备的进ー步的有利的实施方式中，以规则间隔排列的电极组含有至少三个平行的电极。在此设备的另一有利的实施方式中，所述收集板在其表面上覆盖有可移除的衬底，该表面远离所述电极转动，从而使纳米纤维层能够被所述衬底包裏。最后，在此设备的又一有利的实施方式中，收集板在其远离电极转动的表面上设置有凹槽，用以放置由收集板收集的纳米纤维层。
下面将參照附图对本发明进行更加详细地解释，其中图I是根据本发明用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的ニ维或三维的纤维材料的设备第一示例性实施方式的示意图，其中收集器电极为线形平行导引条的形式；图2是根据本发明用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的ニ维或三维的纤维材料的设备第二示例性实施方式的示意图，其中收集器电极为在平面内排列的同心圆状的导引条的形式；图3是具有平面收集板的收集机械装置的示意性侧视图；图4是具有收集圆柱体的收集机械装置的示意性侧视图；图5是通过倾斜刃部直接从传导条表面收集纤维的收集机械装置的示意性侧视图；图6是在利用收集板从根据本发明的设备上移除前，在条形电极之间以有序形式沉积的、由气隙间隔开的纤维的照片；图7是沉积在板式收集器上的随机排列的纤维的照片；图8是沉积在电学上分割的收集器上的部分定向的纤维的照片；图9是根据本发明从分割的收集器上连续抽取的定向纤维的照片；图10是表示对应于图7、8、9的纤维定向的角度谱；图11是使用根据本发明的设备生产的由聚こ烯醇纤维制成的材料实施例，放大倍数分别为70x、350x和3700x。
具体实施例方式參照图1，其中示意性地示出了用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的ニ维或三维纤维材料的设备的第一示例性实施方式。用聚合物I的溶液填充喷嘴发射器2，DC电压源4的一个极连接至其金属喷嘴3，其中电压源4的另ー极连接至收集器的条形传导电极6。收集器的电极6的传导条穿过设置在收集板7中的空隙，收集板7相对于X-轴倾斜α角。收集器的电极6的传导条在x-y平面内排列，并且是线形并彼此平行的。当设备运行吋，聚合物溶液I通过金属喷嘴3被机械活塞挤出。在喷嘴3与收集器的电极6 (呈传导条形式的电极)之间提供的、来自电源4的高DC电压将聚合物喷射流在随机的轨迹上引导为从喷嘴3以朝向收集器的方向(即，以z轴方向)移动的纤维5。纤维5在撞击到收集器上之前固化成微米或纳米纤维的形式。作用在纤维5上的静电カ将影响纤维以优选的方向8沉积，此例中，优选的方向8为y轴方向，y轴方向垂直于排列在x_y平面内的收集器的电极6的传导条。相对于X轴倾斜α角的收集板7在限定的时间间隔里以方向v(t)进行平移运动，方向v(t)与X轴形成β角。在收集板7的移动过程中，纤维5自然沉积到区域9上，区域9的尺寸Si=I-Witl定向的纤维5形成了新的平面(2D)或立体(3D)的材料10。參照图2，其中示意性地示出了根据本发明用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的ニ维或三维纤维材料的设备的第二示例性实施方式，收集器电极6在平面内排列为同心圆状的导引条的形式。用聚合物溶液I填充喷嘴发射器2，DC电压源4的一个极连接到其金属喷嘴3。电压源4的另ー极连接至收集器的电极6。收集器的电极6的传导条穿过设置在收集板7中的空隙，收集板7相对于X轴倾斜α角。收集器的电极6的传导条在x·-y平面内排列，并具有同心圆形式。当设备运行吋，聚合物溶液I通过金属喷嘴3被喷嘴发射器2的机械活塞挤出。喷嘴3与收集器的电极6之间的高电压DC在随机的轨迹上引导从喷嘴3以收集器的方向(即，以z轴方向)移动的纤维5的聚合物喷射流。聚合物纤维5的喷射流在撞击到收集器上之前固化成微米或纳米纤维的形式。作用在纤维5上的静电カ影响纤维以优选的方向8沉积，优选的方向8为相对于在x-y平面内排列的收集器电极6的环状传导条的径向。相对于X轴倾斜α角的收集板7在给定的时间间隔中移动，以方向ω (t)绕竖直轴11转动，而收集板质心描绘出圆形12，圆形12相对于X轴倾斜β角。在收集板的移动过程中，纤维自然沉积至区域9上。定向的纤维5形成新的平面(2D)或立体(3D)的材料10。图3中示意性地示出了具有平面收集板7的收集机械装置的示意性侧视图。纤维5通过静电拉丝过程沉积在收集器的电极6的传导条上。然后，将纤维置于收集板7表面上，而仍保持纤维的定向。在此示例性实施方式中，收集板7是平面的，并且收集板7相对于收集器的电极6的条倾斜α角，收集板7以与X轴形成β角的方向进行平移运动。在图4中示意性地示出了具有收集柱体14的收集机械装置的侧视图。纤维5通过静电拉丝过程沉积在收集器的电极6的传导条上。之后，纤维5置于收集柱体14的表面上，而仍保持纤维的定向。收集柱体14绕其轴转动，并同时沿X轴做平移运动。图5示出了收集机械装置的示意性侧视图，该收集机械装置通过倾斜刃部直接从收集器的电极6的传导条的表面上收集纤维5。纤维5通过静电拉丝过程沉积在收集器的传导条形电极6上。之后，将纤维5置于收集板7的表面上，而仍保持其定向。在此示例性实施方式中，纤维5通过倾斜刃部13直接从收集器的电极6的传导条的表面被收集。刃部13相对于收集器的电极6的传导条倾斜α角，并其沿X轴做平移运动。图6为以有序的方式沉积在用气隙隔开的收集器的电极6的传导条之间的纤维在通过收集板将它们移除之前的照片。从附图6中可以明显地看到纳米纤维平行排列。图7、8和9是示出了采集收集器设计的重要性以及在纳米纤维上连续沉积聚こ烯醇的方法的重要性的照片。照片由电子显微镜拍摄并放大了大约5000χ倍。在图7中，施加在板收集器上的纤维5被随机地沉积；在图8中，沉积到电分割的收集器上的纤维5被部分定向，图9是已经根据本发明从分割的收集器上连续移除的定向纤维5的照片。图10是不出了图7 (样品Α)、图8 (样品B)和图9 (样品C )所不的样品的纤维5的定向的角度谱图。该谱图是基于傅里叶变换的图像分析所获得的。样品C的谱图峰值对应于纤维5的排列中的最重要的角度，此例中，对应于90°角，即竖直方向。所用的分析方法共同使用在专业实践中，用于自动估值与比较纤维5的定向，即使该图形分析方法利用点进行分析(即利用图形像素)，而不是利用各个纤维5。通过根据本发明的设备生产的示例性材料的照片显示在图11中。图11显示了聚こ烯醇纤维5的材料部分三种不同倍数的放大图，也就是，图Ila是70x放大图，图Ilb是350x放大图，图Ilc是3700x放大图。微米或纳米纤维由静电拉丝方法形成。单个或多个喷嘴发射器2产生喷射流 形式的聚合物纤维5的流，该喷射流向收集器的第二电极6移动，且均匀地覆盖收集器的整个区域。微米或纳米纤维被静电场カ运走，并相互平行地沉积，这是由于在微米或纳米纤维从喷嘴发射器2向电极6移动的过程中，他们的轨迹受到收集器附近的静电场的电カ线的影 响，出于此目的，收集器被分为两个或多个传导与非传导的区域。在大量实验的基础上，设计并测试采集收集器，其中收集器的电极6由两个或多个细传导条(例如，以彼此被气隙间隔开的线缆或线的形式)构成。传导条的数量和长度不受限制。进ー步发现，条的部分最合适的形状并非圆形，而是具有角的形状，也就是方形或矩形，宽度为O. Imm至10_，优选为I至5_。各条彼此横向间隔开,彼此分开,并被给定宽度的气隙隔开,给定宽度即O. Imm至200mm，但更优选为Imm至100mm。系统地研究了气隙对形成有序纤维5的影响，并且发现在短距离情况下，定向的程度较低。相反地，在长距离情况下，纤维5直接沉积到传导电极上，在传导条之间延伸的定向的纤维5的数量较少，或者纤维被自身重力所撕裂。因此，最合适的气隙尺寸必须要针对每种类型的聚合物进行实验测试，以成功地形成定向的纤维5。进ー步发现，传导条的宽度不必很大，相反地，从设计和功能的角度看，使用方形截面的细条证明，相比于如引用文献中所示的更宽的板，更具优势。依赖于其机械特征，对于多种合成聚合物和天然聚合物优化了气隙的尺寸。收集器的电极6的传导条之间的空间(在其中纤维5正在以ー个方向纵向排列或者纤维5正在跨越非传导区垂直于收集器的电极6的传导条排列)在沉积过程中逐渐被填满。由于上述原因(例如，由于定向程度的降低等等)，不可能将以此种方式定向的纤维5沉积成较厚的层，因此，提出了一种处理，通过该处理，薄的沉积层以规则的时间间隔被抽取，并转移到背板上，优选地与沉积同歩。为了收集、转移并叠置定向纤维5，使用了具有长开ロ的收集板7，长开ロ使得收集板7能够被放置在收集器的电极6的传导条上，且能够在沿传导条的长度方向上做平移运动。收集板7的形状已反复实验测试并被修改。所得到的优化设计在本公开文件中描述。在从I秒至I小时的给定时间间隔中，收集板7在沿传导条的纵向方向上移位，而其以顺序的方式拾取沉积在其表面上的微米或纳米纤維。可以发现，因为收集板7相对于收集器的电极6的条倾斜一定角度，S卩0° <α<90°，所以在收集器的电极6的传导条边缘附近抽取的纤维5受到较少程度的机械应カ，还可以发现，收集板7的倾斜有助于沿纤维的整个长度将各纤维5规则地沉积至收集板7上。收集板的倾斜使得能够同时抽取直接沉积在收集器的电极6的传导条上的纤维5。作为静电作用カ更强的结果，纤维5更多地的沉积在这些位置，因此它们增强了生成材料的机械强度。而且，在更大面积S=E Si=E (I-Wi)(其中Ii是区域i的长度且Wi是区域i的宽度)上收集定向纤维5的问题也被解決，即恰恰通过新设计的并被实验验证的过程解決。收集板沿收集器的电极6的传导条进行平移运动(以速度O. 001m/s-10m/s),运动的方向与收集器的电极6的传导条形成β角(在区间0° < β<90° )。在运动过程中，以有序的方式沉积的微米或纳米纤维被叠置成较厚的层(2D)或体积较大的(3D)物体，并且保持材料10的规则有序的结构。β角的值决定了由新材料10形成的层中的纤维5的区域密度，也确定了收集板由纤维覆盖部分的长度。连续地产生面积或体积材料10依赖于エ艺的总体时间和所生产的材料10的总面积。所开展的エ艺能够将微米或纳米纤维沉积成更厚的层，并且即使在较高层中也保持定向程度。通过放置在已准备好的最終背板上，纤维5仅受到最小程度的机械应力，因此其结构不会被破坏。由不同混合物(例如，合成聚合物或天然聚合物)制成的纤维5通常具有不同的机械特征，且通过静电拉丝生产的材料10也具有不同的形态。基于检验过的特征，选取收集并沉积有序的纤维5的推荐エ艺中的ー种。可以发现，使用插入收集器的电极6的传导条之间的收集板7，适合于由天然聚合物制造的、机械强度较低的纤维5。纤维5可以是纤细的， 以至于甚至会被自身重量撕裂，并且悬挂于收集器的电极6的传导条之间。此种情况中，除了利用根据本发明的设备移走纤维5，别无他法。相反地，具有收集刃部13的收集板7与诸如合成聚合物的更耐久的材料10共同使用，收集刃部13在传导条的表面上做平移运动。该エ艺的优点是生成的材料10在任何位置都是连续的，并且在收集器的电极6的传导条上的区域中甚至得以强化，这实质上增强了它对后续机械应カ(例如，处于特定应用中)的耐久性。收集板7沿收集器的电极6的传导条的平移运动在给定时间间隔内反向移动，从而形成单边沉积的材料10。在任意的背板上制造新的材料10，背板可设计成包装材料。实践的方案使得能够生产有序的材料，这些有序材料将“原位地”同步置于沉积腔的无菌包装中，并因此以备直接应用和使用。如所设计的设备解决了技术上棘手的机械转移的问题，即，将精细纤维材料10转移至另ー个输运衬底上，并且如所设计的设备消除了操作期间可能导致材料10的扰动、损坏、污染和变质的原因。如所设计的设备可在沉积腔的单ー环境中进行生产过程，因此可容易地获得用于医药用途的材料10的必要无菌特性。另ー情况中，时间间隔结束后，收集板7仅总以ー个方向移动。对于同一时间间隔，收集板7停留在结束位置，然后移回。分开的平移运动导致微米或纳米纤维从收集板7的两侧沉积，其中收集板7的形状适于附接下层材料。此原理使得能够仅在支撑背板的两侧上生成纤维层。收集板7不连续移动的问题也进一歩得到解决，该问题从设计方面讲也颇费精力。中央対称的构造利用收集器的圆形传导条作为收集器的电极6。在此种情况下，收集板7围绕其中央轴转动。在此种情况下，收集板以范围在O. 001 一 10rad/s的角速度ω (t)运动。纤维5以与前述实施方式相同的方式沉积并形成层。此处，收集板7的连续旋转运动同前述方案中的不连续平移相比，具有优势。收集板7构造上的改变使得收集板7的各单独元件能够旋转Y角，Y角的范围在0< Y <90°。当纤维材料10形成层的给定时间间隔(从I秒至I小吋)结束后，面积为Si=IiWi的收集板7的元件稍微转动，且再次沉积材料10进ー步的层。以这种方式形成的材料10的内部结构具有包括微米或纳米纤维的各独立的层，其中各层相对于彼此稍微转动已调整的Y角。此原理使得以各向异性材料10的两个或更多优选方向生产材料10并形成有序的3D结构成为可能。在前述エ艺中，通过旋转收集板7的元件或多次重复纤维5的收集，规则的结构不仅出现平面上，也出现在三维物体中。沉积的纤维5将收集板7的空隙之间的区域填满。定向微米或纳米纤维形成层的区域9的大小在尺寸上不受限制。电极6的传导条的横向宽度(以及由其推导出的收集板7中空隙的宽度)是很重要的參数。在这些位置，所获得的材料10中的纤维5没有以有序的方式沉积，或者这里的某些地方未填充。所获得的材料10中这样的区域最大占20%。发射器的多个金属喷嘴3用来以纤维5覆盖收集器的更大面积，并提高生产效率。发射器的各金属喷嘴3也用来沉积不同聚合物混合物的纤维5。在发射器的金属喷嘴3定位成沿收集器的电极6的传导条成直线的情况下，纤维5 —层接ー层地沉积，且各层由不同聚合物构成的纤维5产生。所产生材料的纤维结构为复合型。在为收集器的电极6的各传导条提供空隙的侧表面，用给定直径R的收集圆柱体14取代收集板7，则能够制造中空管，该中空管的壁包括了以纵向规则排列的纤维5。收集 圆柱体14进行两个独立运动绕其纵轴的旋转运动和沿收集器的电极6的传导条的方向(沿X轴)的平移运动。圆柱体的这些运动能够将微米或纳米纤维收集到其表面上。具有背板的收集圆柱体14的表面(在背板上纤维5沉积成平面(2D)材料10)或者为管状，或者为了制造更大尺寸的平面材料10而展开。收集器的上述构造及定向的微米或纳米纤维的收集与沉积机制似的能够有效地生产新型材料，该新型材料很大或层叠为立体(3D)的形式，并保持其精细且规则的纤维结构。エ业实用性本发明可用于生产平面(2D)或立体(3D)材料，该材料具有其内部的纤维结构，纤维结构包括以ー个或多个方向纵向排列的定向微米或纳米纤维。引用文献I. S. P. N. Sangamesh G. KumbarΛ Roshan James、MaCalus V. Hogan 和 CatoT. Laurencin的文章，生物医学工程的最新专利(Recent Patents on BiomedicalEngineering) 1，68-78 (2008) ·2. D. Li λ Y. Wang 和 Υ· Xia 的文章，纳米快报(Nano Letters) 3 (8),1167-1171(2003).3. Y. W. D. Li λ Y. Xia 的文章，高级材料(Advanced Materials)16(4)，361-366(2004).4. D. Li、G. Ouyang、J. Τ· McCann 和 Υ· Xia 的文章，纳米快报(Nano Letters)5(5)，913-916 (2005).5. R. Jalili、M. Morshed、Abdolkarim 和 H. Ravandi 的文章，应用高分子科学期刊(Journal of Applied Polymer Science)101 (6)，4350-4357(2006) ·
权利要求
1.用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，包括一组拉丝金属喷嘴(3)、一组收集器电极(6)以及收集板(7)或收集圆柱体(14)，所述拉丝金属喷嘴(3)连接至第一电势，所述收集器电极(6)面对所述喷嘴(3)，所述收集器电极(6)排列为相对于彼此具有固定的间距并连接至第二电势，所述收集板(7)或收集圆柱体(14)用于收集处于多个相邻收集器电极(6)之间的微米纤维或纳米纤维，所述设备的特征在于，所述收集器电极(6)包括排列在平面内的至少两个收集器电极(6)，在其交叉的线上的所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)的切线垂直于与所述收集器电极(6)的平面的接触线，在其交叉的线上的所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)的切线与所述收集器电极(6)的平面形成a角，所述a角的大小范围在0°到90°之间，所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)设置为能够相对于所述收集器电极(6)移动，移动的方向处于与所述收集器电极(6)的平面相垂直的、所述电极(6)的轴位于其中的平面内，并且所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)的移动方向与所述电极(6)的轴形成P角，所述P角的大小范围在0°到90°之间。
2.如权利要求I所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材 料的设备，其特征在于，所述收集板(7 )支承在所述收集器电极(6 )上，且所述收集板(7 )的边缘设置有刃部(13)。
3.如权利要求I所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，所述收集板(7)设置有敞开的平行空隙，每个空隙面对一个收集器电极(6)设置，两个相邻空隙之间的、所述收集板(7)的突出部插入到两个相邻的收集器电极(6)之间的空间中。
4.如权利要求I至3中的任一项所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，相对于彼此具有固定间距的所述收集器电极(6)包括至少三个平行的收集器电极(6 )。
5.如权利要求I所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，所述收集板(7)包括远离所述收集器电极(6)转动的表面，所述表面覆盖有可移除的衬底，从而使微米纤维或纳米纤维层能够被所述衬底封装。
6.如权利要求I所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，所述收集板(7 )包括表面，所述表面远离所述收集器电极(6 )转动，并且所述表面设置有凹槽，所述凹槽用于放置由所述收集板(7)收集的微米纤维或纳米纤维层。
7.如权利要求I所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，所述收集器电极(6)的剖面形状为宽度是0. Imm至IOmm的正方形或矩形。
8.如权利要求7所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，所述收集器电极(6)的剖面形状为宽度是Imm至5_的正方形或矩形。
9.如权利要求I所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，所述收集器电极(6)被气隙彼此间隔开，并且彼此横向间隔0. Imm至 200mm。
10.如权利要求9所述的用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，其特征在于，所述收集器电极(6)彼此横向间隔Imm至100mm。
全文摘要
用于生产由微米纤维或纳米纤维构成的二维或三维的纤维材料的设备，包括一组拉丝金属喷嘴(3)、一组收集器电极(6)以及收集板(7)或收集圆柱体(14)，所述拉丝金属喷嘴(3)连接至第一电势，所述收集器电极(6)面对所述喷嘴(3)，所述收集器电极(6)以规则的间隔排列并连接至第二电势，所述收集板(7)或收集圆柱体(14)用于收集处于多个相邻收集器电极(6)之间的微米纤维或纳米纤维。本发明的实质在于所述收集器电极(6)包括排列在平面内的至少两个收集器电极(6)，在其交叉的线上的所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)的切线垂直于与所述收集器电极(6)的平面的接触线，在其交叉的线上的所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)的切线与所述收集器电极(6)的平面形成α角，所述α角的大小范围在0°到90°之间，所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)相对于所述收集器电极(6)可移动地支撑，移动的方向处于与所述收集器电极(6)的平面相垂直的、所述电极(6)的轴位于其中的平面内，并且所述收集板(7)或所述收集圆柱体(14)的移动方向与所述电极(6)的轴形成β角，所述β角的大小范围在0°到90°之间。这种配置能够生产有序纳米纤维的较大面积和大体积物体。
文档编号D01D5/00GK102753738SQ201180008499
公开日2012年10月24日 申请日期2011年2月3日 优先权日2010年2月5日
发明者瓦迪米尔·韦莱布尼, 马莱克·博克尔尼 申请人:康迪普罗生物技术公司