一种静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统及打印机的制作方法

本发明涉及电子制造技术领域，更进一步涉及一种静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统。此外，本发明还涉及一种打印机。

背景技术：

静电纺丝技术是一种在静电场力作用下，由高分子聚合物溶液喷射产生纤维并沉积在基板上的喷墨打印方法，静电纺丝制得的亚纳米级超细纤维具有较高的孔隙率和较大的比表面积，以及优良的电学、力学、光学等性能，被广泛地应用于生物、化学、医学等领域。

静电纺丝形成的纺丝直径很小，仅需少量的溶液就可完成打印，因此通常在打印前将溶液一次性放入出液喷头内，静电纺丝的时间很长，通常可达十几个小时以上，溶液长时间在喷头内与外界空气接触，容易在喷头内壁上氧化变质，造成材料浪费，甚至造成打印失败。

对于本领域的技术人员来说，如何避免溶液长时间堆积造成氧化变质的问题，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统，能够避免长时间纺丝造成材料溶液氧化，具体方案如下：

一种静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统，包括储料筒和工作料筒，所述工作料筒为内部中空的筒形，底部设置用于流出材料溶液的开孔；所述储料筒插入所述工作料筒的内腔；

所述储料筒为内部中空的圆筒形，所述储料筒的侧壁上开设供材料溶液流通的出液孔，所述储料筒内位于所述出液孔以下的空间用于盛装材料溶液；

所述储料筒连接旋转装置，通过控制所述旋转装置的转速调节向所述工作料筒的供液量。

可选地，还包括升降装置，所述升降装置能够带动所述储料筒靠近和远离所述工作料筒底部设置的开孔。

可选地，所述储料筒的底部设置实心的圆锥形配重块。

可选地，所述配重块的顶面为平面或为凹面。

可选地，所述旋转装置设置在所述升降装置与所述储料筒之间；所述旋转装置通过转轴连接所述储料筒。

本发明还提供一种打印机，其特征在于，包括上述任一项所述的静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统。本发明提供一种静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统，工作料筒为内部中空的筒形，底部设置用于流出材料溶液的开孔，在电场力作用下材料溶液从工作料筒的底部开孔流出；储料筒插入工作料筒的内腔，并且储料筒由旋转装置带动旋转，旋转装置可调节储料筒的转速；储料筒为内部中空的圆筒形，储料筒的侧壁上开设供溶液流通的出液孔，储料筒内位于出液孔以下的空间用于盛装材料溶液；通过旋转装置控制储料筒的转速，由韦森堡效应可知，储料筒内部的高分子材料溶液积聚在筒壁上，转速越高材料溶液在筒壁上升的高度越高，当溶液上升到出液孔的高度时，材料溶液在离心力作用下从储料筒上脱离，从储料筒流出到达工作料筒，从工作料筒底部的开孔流出，形成纺丝。

通过调节储料筒的转速改变从储料筒向工作料筒的供液量，转速越高供液量越多，单位时间从工作料筒底部开孔流出的材料溶液越多，纺丝直径越粗，通过转速改变实现纺丝直径的控制；材料溶液事先装填在储料筒中，只有在使用时才进入工作料筒，避免长时间纺丝发生氧化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统的原理图。

图中包括：

储料筒1、出液孔11、配重块12、工作料筒2、旋转装置3、转轴31、升降装置4。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统，能够避免长时间纺丝造成材料溶液氧化。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统及打印机进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明提供的静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统的原理图；该控制系统包括储料筒1和工作料筒2，工作料筒2为内部中空的筒形，工作料筒2上下连通，底部设置用于流出材料溶液的开孔，当工作料筒2输入材料溶液时，材料溶液在电场作用下可从工作料筒2底部的开孔中流出；储料筒1插入工作料筒2的内腔，两者并不紧贴，储料筒1的外壁与工作料筒2的内壁之间形成环形的夹缝，储料筒1可相对于工作料筒2移动。

储料筒1为内部中空的圆筒形，储料筒1内腔中可存储材料溶液；储料筒1的侧壁上开设供材料溶液流通的出液孔11，在工作时，储料筒1的其他部分与外界隔离，仅有出液孔11与外界连通；储料筒1内位于出液孔11以下的空间用于盛装材料溶液，当材料溶液的位置高于出液孔11时从出液孔11向外溢出，在储料筒1保持静止的状态下，材料溶液的液位低于出液孔11。

储料筒1连接旋转装置3，储料筒1由旋转装置3带动旋转，通过控制储料筒1的转速调节向工作料筒2的供液量。通过韦森堡效应和离心原理可知，当储料筒1旋转时，储料筒1内部的高分子材料溶液积聚在储料筒1的筒壁上，材料溶液在筒壁上的位置与转速相关，转速越高材料溶液在筒壁上升的高度越高，当材料溶液上升到出液孔11高度时，材料溶液受到离心力作用从储料筒1上脱离，到达工作料筒2的内壁，材料溶液进入工作料筒2后受到静电场作用，材料溶液从工作料筒2底部的开孔流出，形成纺丝。

本发明的静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统通过调节储料筒1的转速改变向工作料筒2的供液量，实现纺丝直径的控制，储料筒1的转速越高，单位时间进入工作料筒2的材料溶液量越多，单位时间从工作料筒2底部开孔流出的材料溶液量越多，形成的纺丝直径越大，相应地储料筒1的转速越低纺丝直径越细；材料溶液存储在储料筒1中，只有在使用时才进入工作料筒2，进入工作料筒2后很快排出形成纺丝，根据使用量的不同调节材料溶液向工作料筒2的供应量，因为有些材料具有一定的粘稠度，所以在打印过程中会出现这些材料粘到上面出不来产生浪费，本发明避免长时间纺丝上层材料溶液因利用不及时在打印喷嘴处及工作料筒筒壁堆积粘连而造成材料浪费，防止对工作料筒造成腐蚀。

在上述方案的基础上，本发明的静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统还包括升降装置4，升降装置4能够带动储料筒1靠近和远离工作料筒2底部设置的开孔。

纺丝过程中，储料筒1保持相应的转速，持续向工作料筒2提供材料溶液，材料溶液持续不断进入工作料筒2，并从底部的开孔流出；当储料筒1向上抬升时，原本正常的供料过程被打断，工作料筒2停止向外供应材料溶液，使纺丝过程中断。通过升降装置4提升储料筒1的方式，精准地控制纺丝中断，可实现精准的纺丝控制。

储料筒1向上提升并不能根本上停止供料，在储料筒1向上提升的过程中，还需要降低旋转装置3，使储料筒1内壁上的材料溶液高度下降，材料溶液不再流向工作料筒2，从根本上停止纺丝过程。

为了使储料筒1的运动更加稳定，在储料筒1的底部设置实心的圆锥形配重块12，使储料筒1的重心向下平移，防止材料溶液积聚在储料筒1的内壁上造成振动。

优选地，本发明中配重块12的顶面为平面或为凹面，相应地，储料筒1的底部也对应设置为平面或凸面，两者表面紧密贴合。配重块12形状的选择根据材料随电机转速离心力作用强度的大小调整。

本发明中的旋转装置3设置在升降装置4与储料筒1之间，由升降装置4带动旋转装置3和储料筒1同步升降，升降过程是间歇不连续的，旋转过程是连续不断的，采用此设置形式旋转装置3仅带动储料筒1旋转，不影响升降装置4的工作稳定性。旋转装置3通过转轴31连接储料筒1，旋转轴31从工作料筒1的顶部穿出。

本发明还提供一种打印机，包括上述任一项所述的静电纺丝溶液纤维打印丝径控制系统，静电纺丝打印机的其他结构请参考现有技术，本发明在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。