一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种纺丝装置，尤其是涉及一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置。
【背景技术】
[0002]静电纺丝是一种成本低廉、装置简单的微纳米纤维制造技术，其制备的微纳米纤维具有比表面积大、直径小等特点，在生物医学、微纳器件以及过滤领域具有十分广泛的应用前景。传统静电纺丝采用单针头的喷丝头进行电纺，其产量较低，只有0.01?0.lg/h左右，对喷丝针头要求较高且容易产生喷丝针头堵塞以及供液不稳定纺丝过程中断等不足，极大地限制了静电纺丝技术的大规模生产和工业化应用。
[0003]近年来，国内外研究人员已经针对该问题进行研究，中国专利CN104060336A、CN102181946A公开了多喷头静电纺丝装置，该装置可极大提高纤维产量，但各多喷头之间存在强电场干扰、纺丝过程容易中断、喷丝头易堵塞等问题。而采用无针尖静电纺丝方法例如捷克的Elmarco公司的Nanspider采用滚筒静电纺丝产量可达200g/h，纺丝电压140kV，可满足工业应用，但其纺丝电压高、纤维直径粗大且均匀性差、设备成本高昂、后期清洗麻烦等问题也有待进一步改进，其它方法如气泡静电纺丝以及圆盘静电纺丝等方法也存在同样的问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供引入超声辅助装置促使溶液表面产生振荡，有利于溶液克服表面张力形成射流，添加阵列针尖装置，可以降低纺丝启动电压，同时提高纤维产量的一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置。
[0005]本实用新型设有超声波发生器、电源、储液装置、收集装置、针尖固定基台、高液面传感器、低液面传感器、液面控制器、液压栗、供液装置、换能器；
[0006]所述超声波发生器的信号传输端接换能器的输入端；换能器与储液装置连接，使溶液表面产生波动；针尖固定基台上安装有阵列针尖，阵列针尖用于产生纤维；高液面传感器和低液面传感器设在储液装置内，高液面传感器和低液面传感器的液面信号输出端分别接液面控制器的液面控制信号输入端，液面控制器的控制信号输出端接液压栗，液压栗接供液装置，供液装置接储液装置，供液装置用于调节储液装置内的液面高度与阵列针尖平齐，以保证纺丝的连续性；收集装置设于储液装置上方，收集装置与电源正极连接；储液装置与地极连接；换能器用于使液面产生波动，通过调节液面高度，在阵列针尖尖端处产生多股射流；供液装置通过软管与设于储液装置上的液体转接头连接。
[0007]所述超声波发生器的发射频率可在20?200kHz连续可调。
[0008]所述阵列针尖可以单列，也可以多列，各针尖之间水平方向等距，高度方向等高。所述阵列针尖的单列针尖个数可为10个，相邻针尖的距离可为2cm，针尖的长度可为8?10cm ;所述针尖可采用医用针灸针，针尖的直径可为0.3?0.5_，医用针灸针的长度可为8 ?10cmo
[0009]所述液面控制器可接收高液面传感器和低液面传感器传输的信号，并控制液压栗的进液量，控制液面高度波动在阵列针尖尖端高度10mm以内。
[0010]所述收集装置可采用平板或滚筒等电纺技术中常用的收集装置，并带有高度可调机构，可调整收集装置与阵列针尖尖端距离。
[0011]本实用新型的优点在于通过超声波发生器发射信号给换能器使溶液表面产生上下振荡，溶液更容易克服表面张力，液面控制器可以控制液面高度，使溶液始终在阵列针尖装置尖端上下振荡；阵列针尖诱导装置可以使针尖尖端处产生电场集中，降低启动电压，同时可以形成多股射流提高纤维产量。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0014]参见图1，本实用新型实施例设有超声波发生器1、电源2、储液装置3、收集装置5、针尖固定基台6、高液面传感器7、低液面传感器8、液面控制器9、液压栗10、供液装置11、换能器13。
[0015]所述超声波发生器1的信号传输端接换能器13的输入端；换能器13与储液装置3连接，使溶液表面产生波动；针尖固定基台6上安装有阵列针尖4，阵列针尖4用于产生纤维；高液面传感器7和低液面传感器8设在储液装置3内，高液面传感器7和低液面传感器8的液面信号输出端分别接液面控制器9的液面控制信号输入端，液面控制器9的控制信号输出端接液压栗10，液压栗10接供液装置11，供液装置11接储液装置3，供液装置11用于调节储液装置3内的液面高度与阵列针尖4平齐，以保证纺丝的连续性；收集装置5设于储液装置3上方，收集装置5与电源2正极连接；储液装置3与地极连接；换能器13用于使液面产生波动，通过调节液面高度，在阵列针尖4尖端处产生多股射流；供液装置11通过软管与设于储液装置3上的液体转接头12连接。
[0016]所述超声波发生器的发射频率可在20?200kHz连续可调。
[0017]所述阵列针尖可以单列，也可以多列，各针尖之间水平方向等距，高度方向等高。所述阵列针尖的单列针尖个数可为10个，相邻针尖的距离可为2cm，针尖的长度可为8?10cm ;所述针尖可采用医用针灸针，针尖的直径可为0.3?0.5_，医用针灸针的长度可为8 ?10cmo
[0018]所述液面控制器可接收高液面传感器和低液面传感器传输的信号，并控制液压栗的进液量，控制液面高度波动在阵列针尖尖端高度10mm以内。
[0019]所述收集装置可采用平板或滚筒等电纺技术中常用的收集装置，并带有高度可调机构，可调整收集装置与阵列针尖尖端距离。
[0020]使用本实用新型制备微纳米纤维的具体步骤如下:
[0021]1.检查超声波发生器、换能器、液面控制器以及液压栗等装置，确保能正常工作，并安装好阵列针尖和高低液面传感器；
[0022]2.调节收集装置与阵列针尖尖端之间的纺丝距离；
[0023]3.供液装置存入足够的纺丝溶液，并通过软管与液体转接头连接，通过液体转接头可给储液装置持续供液；
[0024]4.将配置好的电纺溶液倒入储液装置，溶液高度在高液面传感器和低液面传感器之间，稍微没过阵列针尖尖端；
[0025]5.开启超声波发生器，换能器接收来自超声波发生器的信号，开始激振，使储液装置溶液液面上下波动；
[0026]6.打开高压直流电源，在阵列针尖和收集装置之间形成电场，在针尖尖端形成射流，纳米纤维开始被收集装置收集；
[0027]7.高、低液面传感器检测液面变化，当液面高度低于低液面传感器位置时，液面控制器发出信号，控制液压栗工作给储液装置供液，液面高度不高于高液面传感器位置，保证纺丝的连续性。
【主权项】
1.一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置，其特征在于设有超声波发生器、电源、储液装置、收集装置、针尖固定基台、高液面传感器、低液面传感器、液面控制器、液压栗、供液装置、换能器； 所述超声波发生器的信号传输端接换能器的输入端；换能器与储液装置连接，使溶液表面产生波动；针尖固定基台上安装有阵列针尖，阵列针尖用于产生纤维；高液面传感器和低液面传感器设在储液装置内，高液面传感器和低液面传感器的液面信号输出端分别接液面控制器的液面控制信号输入端，液面控制器的控制信号输出端接液压栗，液压栗接供液装置，供液装置接储液装置，供液装置用于调节储液装置内的液面高度与阵列针尖平齐，以保证纺丝的连续性；收集装置设于储液装置上方，收集装置与电源正极连接；储液装置与地极连接；换能器用于使液面产生波动，通过调节液面高度，在阵列针尖尖端处产生多股射流；供液装置通过软管与设于储液装置上的液体转接头连接。2.如权利要求1所述一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置，其特征在于所述超声波发生器的发射频率为20?200kHz连续可调。3.如权利要求1所述一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置，其特征在于所述阵列针尖为单列或多列，各针尖之间水平方向等距，高度方向等高。4.如权利要求1所述一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置，其特征在于所述阵列针尖的单列针尖个数为10个，相邻针尖的距离为2cm，针尖的长度为8?10cm。5.如权利要求1所述一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置，其特征在于所述针尖为医用针灸针，针尖的直径为0.3?0.5mm,医用针灸针的长度为8?10cm。
【专利摘要】一种超声辅助阵列针尖静电纺丝装置，涉及一种纺丝装置。设有超声波发生器、电源、储液装置、收集装置、针尖固定基台、高低液面传感器、液面控制器、液压泵、供液装置、换能器；超声波发生器的信号传输端接换能器输入端；换能器与储液装置连接；针尖固定基台上安装有阵列针尖；高低液面传感器设在储液装置内，高低液面传感器的输出端分别接液面控制器的液面控制信号输入端，液面控制器的控制信号输出端接液压泵，液压泵接供液装置，供液装置接储液装置；收集装置设于储液装置上方，收集装置与电源正极连接；储液装置与地极连接；供液装置通过软管与设于储液装置上的液体转接头连接。
【IPC分类】D01D5/00
【公开号】CN205035507
【申请号】CN201520778469
【发明人】孙道恒, 陈新敏, 郑高峰, 姜佳昕, 孙玲玲
【申请人】厦门大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月9日