一種有序納米纖維大面積批量制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有序納米纖維大面積批量制造裝置。
【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)研宄還是實(shí)際應(yīng)用方面，納米纖維都具有十分重要的研宄價(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，并且有望應(yīng)用于電子器件、生物醫(yī)藥、環(huán)境工程、能源貯存、國防安全等領(lǐng)域，受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著納米生物技術(shù)的不斷發(fā)展，人們初步實(shí)現(xiàn)了聚合物納米纖維在組織工程、藥物控釋系統(tǒng)、創(chuàng)傷敷料、過濾膜及生物傳感器等方面的應(yīng)用，特別是揭示出有序納米纖維在提高相關(guān)性能的顯著作用。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)納米纖維大面積批量有序化對(duì)納米纖維工業(yè)化應(yīng)用具有重要的研宄意義。
[0003]近年來，國內(nèi)外科研人員圍繞納米纖維取向排列分布開展了大量的科學(xué)研宄，目前已取得了一些初步進(jìn)展。文獻(xiàn) Daoheng Sun, Chieh Chang, Sha Li, and Liwei Lin.Near-field electrospinning [J].Nano Lett., 2006, 6 (4): 839-842.中報(bào)道了一種電紡直寫圖案化納米纖維結(jié)構(gòu)。雖然該方法能夠獲得單根纖維任意圖形的直寫沉積，但其效率很低，無法實(shí)現(xiàn)納米纖維大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。文獻(xiàn)Theron A, Zussman E, YarinAL.Electrostatic field-assisted alignment of electrospun nanofibres[J].Nanotechnology, 2001, 12:384-90.中 A.Theron 等以直徑 200mm 厚度 5mm 的導(dǎo)電銷圓盤邊沿加工的半頂角為26.6°的等邊尖角作為納米纖維收集器。施加電場(chǎng)后，頂角上的電場(chǎng)線密度比其它位置上的大得多，使得噴射的納米纖維幾乎全部被電場(chǎng)力牽引到至頂尖位置，且隨著鋁盤的不斷旋轉(zhuǎn)，納米纖維沿著切向方向被拉伸，因而在頂角上可得到連續(xù)的平行排列的納米纖維。但是該方法只能在較小面積上沉積有序纖維且薄盤制作比較復(fù)雜。文獻(xiàn)Dan Li, Yuliang Wang, and Younan Xia.Electrospinning of Polymeric and CeramicNanofibers as Uniaxially Aligned Arrays[J].Nano Letters, 2003, 3(8):1167-1171.中使用兩塊接地平行電極，利用靜電排斥作用使納米纖維可以在兩塊平行電極之間被拉伸形成單軸取向排列。雖然這種方法可以實(shí)現(xiàn)有序纖維的較大面積沉積，但有序納米纖維只分布在極板間隙，因而纖維長度也很有限，最長也僅達(dá)到幾厘米。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)有序纖維的大面積沉積，同時(shí)可以獲得較長的有序纖維。
[0005]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，包括納米纖維發(fā)生裝置、納米纖維收集筒及其控制器、可調(diào)支架和射流觀測(cè)系統(tǒng)；
[0006]所述納米纖維收集筒包括起支撐作用的絕緣外層、用于收集納米纖維的導(dǎo)電中層和用于調(diào)整導(dǎo)電中層收集區(qū)域的絕緣內(nèi)層；所述控制器調(diào)節(jié)絕緣內(nèi)層和導(dǎo)電中層的相對(duì)位置來控制導(dǎo)電中層中的指定區(qū)域進(jìn)行納米纖維收集；
[0007]所述可調(diào)支架用于調(diào)整納米纖維發(fā)生裝置中噴嘴的位置，包括噴嘴高度、噴嘴方向以及噴嘴與收集筒的對(duì)準(zhǔn)；通過調(diào)整噴嘴的位置以及導(dǎo)電中層的收集區(qū)域來改變納米纖維在收集筒上的排列，并通過射流觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀察調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)律排列的納米纖維圖案。
[0008]在一較佳實(shí)施例中:所述的收集筒的絕緣內(nèi)層是依照其上的刻度控制導(dǎo)電中層收集區(qū)域的寬度。
[0009]在一較佳實(shí)施例中:所述絕緣內(nèi)層由上下兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成，所述上下兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分之間具有一空隙用于暴露所述導(dǎo)電中層的指定區(qū)域。
[0010]在一較佳實(shí)施例中:所述控制器控制絕緣內(nèi)層上下移動(dòng)，從而暴露出所述導(dǎo)電中層中不同的區(qū)域。
[0011]在一較佳實(shí)施例中:所述控制器控制導(dǎo)電中層上下移動(dòng)，從而暴露出所述導(dǎo)電中層中不同的區(qū)域。
[0012]在一較佳實(shí)施例中:所述絕緣外層的底部設(shè)有與所述導(dǎo)電中層配合的限位槽。
[0013]在一較佳實(shí)施例中:所述的納米纖維收集筒位于噴嘴的正下方，噴射流初始運(yùn)動(dòng)方向垂直于環(huán)面。
[0014]在一較佳實(shí)施例中:所述噴嘴和收集筒的個(gè)數(shù)為多個(gè)，呈陣列排布。
[0015]在一較佳實(shí)施例中:所述的導(dǎo)電中層可以自由取出并便于打開，為纖維形貌及分布的后續(xù)觀測(cè)提供依據(jù)。
[0016]在一較佳實(shí)施例中:所述射流觀測(cè)系統(tǒng)為CCD檢測(cè)系統(tǒng)。
[0017]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下有益效果:
[0018]1.本發(fā)明提供了一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，通過調(diào)整絕緣內(nèi)層和導(dǎo)電中層的相對(duì)位置，從而暴露出導(dǎo)電中層中的指定位置，將納米纖維有序沉積在指定位置上，因此能夠制造出大面積的有序納米纖維。
[0019]2.本發(fā)明提供了一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，通過陣列排列的多個(gè)噴嘴和收集筒可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)制造，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0020]圖1繪示了本發(fā)明實(shí)施例1所述的有序納米纖維大面積批量制造裝置的整體示意圖；
[0021]圖2繪示了本發(fā)明實(shí)施例1所述的納米纖維大面積批量有序化裝置的收集筒的仰視圖；
[0022]圖3繪示了本發(fā)明實(shí)施例1所述的納米纖維大面積批量有序化裝置的收集筒的剖面圖；
[0023]圖4繪示了本發(fā)明實(shí)施例2所述的納米纖維大面積批量有序化裝置的收集筒的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下文結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]參考圖1-3，一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，包括納米纖維發(fā)生裝置1、納米纖維收集筒2及其控制器3、可調(diào)支架4和射流觀測(cè)系統(tǒng)5 ;
[0027]所述納米纖維收集筒2包括起支撐作用的絕緣外層21、用于收集納米纖維的導(dǎo)電中層22和用于調(diào)整導(dǎo)電中層22收集區(qū)域的絕緣內(nèi)層23 ;所述控制器3調(diào)節(jié)絕緣內(nèi)層23和導(dǎo)電中層22的相對(duì)位置來控制導(dǎo)電中層22中的指定區(qū)域進(jìn)行納米纖維收集；
[0028]所述可調(diào)支架4用于調(diào)整納米纖維發(fā)生裝置I中噴嘴的位置，包括噴嘴高度、噴嘴方向以及噴嘴與收集筒2的對(duì)準(zhǔn)；通過調(diào)整噴嘴的位置以及導(dǎo)電中層22的收集區(qū)域來改變納米纖維在收集筒2上的排列，并通過射流觀測(cè)系統(tǒng)5實(shí)時(shí)觀察調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)律排列的納米纖維圖案。
[0029]本實(shí)施例中，所述的收集筒2的絕緣內(nèi)層23是依照其上的刻度控制導(dǎo)電中層22收集區(qū)域的寬度。
[0030]進(jìn)一步參考圖3，所述絕緣內(nèi)層23由上下兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成，所述上下兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分之間具有一空隙用于暴露所述導(dǎo)電中層22的指定區(qū)域。所述控制器3控制絕緣內(nèi)層23上下移動(dòng)，從而暴露出所述導(dǎo)電中層22中不同的區(qū)域。
[0031]所述的納米纖維收集筒2位于噴嘴的正下方，噴射流初始運(yùn)動(dòng)方向垂直于環(huán)面。所述噴嘴和收集筒2的個(gè)數(shù)為多個(gè)，呈陣列排布。
[0032]所述的導(dǎo)電中層22可以自由取出并便于打開，為纖維形貌及分布的后續(xù)觀測(cè)提供依據(jù)。
[0033]所述射流觀測(cè)系統(tǒng)5為CXD檢測(cè)系統(tǒng)。
[0034]實(shí)施例2
[0035]參考圖4，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:所述控制器3控制導(dǎo)電中層22上下移動(dòng)，從而暴露出所述導(dǎo)電中層22中不同的區(qū)域。所述絕緣外層21的底部設(shè)有與所述導(dǎo)電中層22配合的限位槽211。其余部分與實(shí)施例1相同，不再贅述。
[0036]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)所做的等效變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:包括納米纖維發(fā)生裝置、納米纖維收集筒及其控制器、可調(diào)支架和射流觀測(cè)系統(tǒng)； 所述納米纖維收集筒包括起支撐作用的絕緣外層、用于收集納米纖維的導(dǎo)電中層和用于調(diào)整導(dǎo)電中層收集區(qū)域的絕緣內(nèi)層；所述控制器調(diào)節(jié)絕緣內(nèi)層和導(dǎo)電中層的相對(duì)位置來控制導(dǎo)電中層中的指定區(qū)域進(jìn)行納米纖維收集； 所述可調(diào)支架用于調(diào)整納米纖維發(fā)生裝置中噴嘴的位置，包括噴嘴高度、噴嘴方向以及噴嘴與收集筒的對(duì)準(zhǔn)；通過調(diào)整噴嘴的位置以及導(dǎo)電中層的收集區(qū)域來改變納米纖維在收集筒上的排列，并通過射流觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀察調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)律排列的納米纖維圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述的收集筒的絕緣內(nèi)層是依照其上的刻度控制導(dǎo)電中層收集區(qū)域的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述絕緣內(nèi)層由上下兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成，所述上下兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分之間具有一空隙用于暴露所述導(dǎo)電中層的指定區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述控制器控制絕緣內(nèi)層上下移動(dòng)，從而暴露出所述導(dǎo)電中層中不同的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述控制器控制導(dǎo)電中層上下移動(dòng)，從而暴露出所述導(dǎo)電中層中不同的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述絕緣外層的底部設(shè)有與所述導(dǎo)電中層配合的限位槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述的納米纖維收集筒位于噴嘴的正下方，噴射流初始運(yùn)動(dòng)方向垂直于環(huán)面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述噴嘴和收集筒的個(gè)數(shù)為多個(gè)，呈陣列排布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)電中層可以自由取出并便于打開，為纖維形貌及分布的后續(xù)觀測(cè)提供依據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，其特征在于:所述射流觀測(cè)系統(tǒng)為CCD檢測(cè)系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有序納米纖維大面積批量制造裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置、納米纖維收集筒及其控制器、可調(diào)支架和射流觀測(cè)系統(tǒng)。納米纖維發(fā)生裝置用于產(chǎn)生納米纖維；納米纖維收集筒結(jié)構(gòu)包括起支撐作用的絕緣外層、用于收集納米纖維的導(dǎo)電中層和用于調(diào)整導(dǎo)電中層收集區(qū)域的透明絕緣內(nèi)層；控制器用于調(diào)節(jié)控制導(dǎo)電中層指定區(qū)域的納米纖維收集；可調(diào)支架用于調(diào)整噴嘴位置，包括噴嘴高度、噴嘴方向以及噴嘴與收集筒的對(duì)中；通過調(diào)整噴嘴的位置以及導(dǎo)電中層的收集區(qū)域來改變納米纖維在收集筒上的排列，并通過射流觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀察調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)律排列的納米纖維圖案。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, D01D7-00
【公開號(hào)】CN104711686
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510095701
【發(fā)明人】雷廷平, 李智, 朱萍, 卯貴賓, 李文琪, 林愛敏
【申請(qǐng)人】華僑大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日