本發(fā)明涉及靜電紡絲設備技術領域，具體涉及一種手持噴槍式靜電紡絲裝置。
背景技術：
靜電紡絲是一種直接、連續(xù)制備聚合物纖維的方法。靜電紡絲以其制造裝置簡單、紡絲成本低、可用的紡絲材料多、工藝可控等優(yōu)點，成為了制備納米纖維材料的主要方法之一。靜電紡絲具有設備簡單、操作方便、材料適用性強、可噴印溶液粘度高等優(yōu)點，因而在近些年得到了迅猛的發(fā)展。靜電紡絲通過施加靜電高壓作為紡絲溶液拉伸噴射的動力，靜電紡絲過程黏彈性溶液在外電場的作用下發(fā)生形變產生泰勒錐，并誘使溶液從泰勒錐尖射出。
目前應用于靜電紡絲生產或研究的靜電紡絲設備主要可以分為單根纖維直寫與批量纖維生產兩種，單根纖維直寫關注點在于纖維的精確定位與沉積，批量纖維制備主要關注纖維的較大面積應用。但是靜電紡絲裝備由多種儀器或部件組合在一起使用，使用過程中調節(jié)參數(shù)多且繁雜，不易便攜。隨著靜電紡絲的運用范圍擴大，便攜簡易產生纖維的靜電紡絲裝置必然要適應需求。如在野外作業(yè)、設備噴涂、課堂教學、收集板為絕緣物體等領域需要便攜、易產生纖維的靜電紡絲裝置。
而對比文件中列舉的幾類手持式靜電紡絲裝置，其結構在靜電紡絲過程中容易造成噴頭堵塞，且由于采用的電壓不穩(wěn)定，所以導致整個紡絲距離較短，纖維產率較低，實用性差。
技術實現(xiàn)要素：
為此，需要提供一種手持噴槍式靜電紡絲裝置，紡絲效率高，紡絲距離長，纖維產率高，實用性強。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了手持噴槍式靜電紡絲裝置，包括絕緣腔體、高壓氣槍和氣泵，所述絕緣腔體內設有溶液槽用于存放紡絲溶液，所述絕緣腔體內底部設置有多個金屬針尖，所述金屬針尖的高度高于紡絲溶液高度，所述絕緣腔體內頂部設有金屬板，所述絕緣腔體外底部一側設有振動裝置，所述振動裝置的振動頭伸入絕緣腔體內并置于紡絲溶液內，所述絕緣腔體外底部另一側設有高壓電源，所述高壓電源正極通過導線與多金屬針尖連接，所述高壓電源負極接地，所述絕緣腔體頂部一側通過軟管與高壓氣槍連通，所述絕緣腔體頂部另一側通過軟管與氣泵連通。
進一步的，所述金屬針尖的高度高于紡絲溶液高度h，h的取值范圍為0mm＜h≤2mm，金屬針尖表面具有親水性。
進一步的，多個金屬針尖在基座上均勻排列，針尖間距5~10mm。
進一步的，所述金屬針尖為矩陣或圓形的排列方式。
進一步的，所述金屬針尖的直徑50~300μm，金屬針尖根部直徑為500~1000μm。
進一步的，所述絕緣腔體高5~15cm，絕緣腔體橫截面為圓形、橢圓形、長方形或正方形，橫截面直徑或邊長為10~20cm。
區(qū)別于現(xiàn)有技術，上述技術方案的有益效果如下：
本發(fā)明通過對整個手持式靜電方式裝置結構的改進，設置了振動裝置，并且在容腔內設置多金屬針尖，振動裝置能夠帶動紡絲溶液液面上下振動在針尖表面形成錐形的紡絲溶液，在高壓電場的作用下，在針尖位置形成向上的射流；配合氣泵作用，在金屬板下方形成高速氣流，帶動紡絲纖維從高壓氣槍噴嘴處噴出，手持式靜電紡絲的優(yōu)勢在于可以方便地在指定的位置進行納米纖維的沉積噴印與表面結構成型，可以方便納米纖維在結構修復與表面組織構建方面的應用，提高表面修復的均勻性成與構建的效率，實現(xiàn)納米纖維定位沉積控制。
附圖說明
圖1為本實施例的結構示意圖。
附圖標記說明：1高壓氣槍、2絕緣腔體、3金屬板、4氣泵、5振動裝置、6溶液槽、7多金屬針尖、8高壓電源。
具體實施方式
為詳細說明技術方案的技術內容、構造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合具體實施例并配合附圖詳予說明。
請參閱圖1，本實施例的手持噴槍式靜電紡絲裝置，包括絕緣腔體2、高壓氣槍1和氣泵4，所述絕緣腔體2內設有溶液槽6用于存放紡絲溶液，所述絕緣腔體2內底部設置有多個金屬針尖7，所述金屬針尖7的高度高于紡絲溶液高度，所述絕緣腔體內頂部設有金屬板3，所述絕緣腔體2外底部一側設有振動裝置5，所述振動裝置5的振動頭伸入絕緣腔體2內并置于紡絲溶液內，所述絕緣腔體2外底部另一側設有高壓電源，所述高壓電源正極通過導線與多金屬針尖連接，所述高壓電源負極接地，所述絕緣腔體頂部一側通過軟管與高壓氣槍連通，所述絕緣腔體頂部另一側通過軟管與氣泵連通。
本實施例中，所述金屬針尖7的高度高于紡絲溶液高度0～2mm。紡絲溶液在振動裝置5的振動頭帶動下發(fā)生上下振動，形成自由表面波動。所述振動裝置5的振動頭可為正方體、長方體、球體等形狀，橫截面直徑、邊長為5～10mm，通過上下振動給溶液槽6中的紡絲溶液提供足夠的干擾作用力，破壞自由液面的平衡。由于金屬材料具有良好的親水性，因此溶液會沿金屬針尖7表面向上爬升并在金屬針尖7處聚集，根據(jù)公式
本實施例中，所述多金屬針尖在基座上均勻排列，針尖間距5~10mm，既可以克服針尖之間的電場干涉，保證每個針尖的射流噴射以提高納米纖維噴射效率；金屬針尖可以是但不局限于矩陣、圓形等排列方式；紡絲針尖直徑50~300μm，紡絲針尖根部直徑500~1000μm，通過這種形狀的設計，溶液在針尖尖端形成弧面曲率合適的溶液表面，以確保能夠快速地實現(xiàn)紡絲射流的噴射。針尖直徑過小，易產生電暈放電破壞界面平衡，難以實現(xiàn)射流穩(wěn)定噴射；針尖直徑過大，針尖電場偏小需要提高施加電壓，以確保產生足夠大的電場強度。
本實施例中，所述絕緣腔體高5~15cm；腔體橫截面可以是圓形、橢圓形、長方形或正方形；橫截面直徑、邊長10~20cm。
本方案的高壓電源為直流高壓電源、脈沖高壓電源或交流高壓電源；直流高壓電源電壓500~50000v可調；脈沖高壓電壓電源電壓值500~20000v可調，供電頻率10~1000hz可調，電壓偏置0~10000v；交流高壓電源輸出電壓波形可以但不限于是方波、正弦波、三角波等，輸出電壓頻率10~1000hz可調，輸出電壓幅值200~10000v可調。所述絕緣腔體1外側壁設置有把手10，所述把手上設有電動推拉桿開關9，用于啟動或關閉電動推拉桿8。
本發(fā)明的工作原理如下：
絕緣腔體內存有紡絲溶液，開啟振動裝置，振動裝置的振動頭帶動紡絲溶液上下振動，高壓電源通電后，正極通過導線與多金屬針尖，產生高電壓傳遞至多金屬針尖，使得多金屬針尖帶上千伏的高壓，使得在多金屬針尖表面形成錐形的紡絲溶液，在高壓電場的作用下，在多金屬針尖位置形成向上的射流，使得紡絲纖維沉積收集于金屬板上；此時開啟氣泵，在金屬板下方形成高速氣流，帶動紡絲纖維從高壓氣槍噴嘴處噴出。
靜電紡絲采用靜電場拉伸溶液促其射流噴射，射流將攜帶走聚集在電極表面的自由電荷，噴射空間內充滿自由電荷產生附加電場；腔體采用絕緣體，，靜電紡絲過程絕緣體內表面易產生電荷聚集，從而對帶電射流產生排斥力，可以避免帶電纖維在腔體表面粘結，保證靜電紡絲納米纖維有效地傳送。本實施例的靜電紡絲溶液是采用高分子溶液、生物材料溶液等黏彈性溶液，本發(fā)明主要針對生物醫(yī)療、生物組織構建、表面修復、器件部件在線修復等領域的應用需求；本實施例的手持式靜電紡絲的優(yōu)勢在于采用高壓氣槍進行噴射克服了噴嘴易堵塞的問題，在氣泵4提供的高速氣流作用下可進一步提高射流噴射的持續(xù)性以及給納米纖維的運動提供導向作用，從而進一步提高納米纖維的產量。手持式靜電紡絲可以方便地在指定的位置進行納米纖維的沉積噴印與表面結構成型，提高表面修復的均勻性成與構建的效率，克服了現(xiàn)有靜電紡絲設備移動不便的缺陷，實現(xiàn)納米纖維定位沉積控制的目標。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超過”等理解為不包括本數(shù)；“以上”、“以下”、“以內”等理解為包括本數(shù)。
盡管已經對上述各實施例進行了描述，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改，所以以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍之內。