本發明涉及納米纖維靜電紡織領域，更準確的說涉及一種納米纖維制備裝置。

背景技術：

近年來，納米纖維因其高表面積比、高孔隙率等特性在各領域應用廣泛，例如服裝、能源、環境、光電、生物醫藥、軍事和航空航天等領域。制造納米纖維的方法有很多種，如拉伸法、模板合成、自組裝、微相分離、靜電紡絲等，其中靜電紡絲以操作簡單、適用范圍廣、生產效率相對較高等優點而被廣泛應用。靜電紡絲技術是一種利用靜電力使聚合物溶液或熔體產生射流并最終固化為納米纖維的技術。靜電紡絲技術的原理是使聚合物溶液或熔體形成表面彎曲的液滴、液柱膜、氣泡、火山口狀隆起等，然后利用靜電力作用從曲面頂端噴出射流，射流在電場力、表面張力等作用下飛向負極板，期間被拉伸細化，同時溶劑蒸發，射流固化為納米纖維并最終沉積在接受板上，形成納米纖維氈。由靜電紡絲技術獲得的納米纖維直徑從數十納米到數微米不等。但是傳統的靜電紡絲技術無法有效地控制纖維制備過程中的取向，導致其所制備的納米纖維大都是以無規則堆砌的無紡布形式存在，從而嚴重地限制了納米纖維的應用。較高取向的納米纖維由于具有良好的力學性能，較高的均勻度，在微電子、光學和生物組織工程領域有廣闊的應用前景。為了制備高取向的納米纖維，現在所采用的方法包括改良收集裝置、增加輔助電極和磁場等，例如通常采用的收集裝置包括旋轉式裝置轉鼓、圓盤、尖盤和分離式裝置平行板電極、雙平行圓環等?，F有的制備高取向納米纖維的技術都能夠在一定程度上實現高取向纖維的收集，但是普遍存在紡絲效率低、設備復雜、生產成本高等問題，不能方便地適用于大規模工業化生產。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種納米纖維制備裝置，所述納米纖維制備裝置包括一供液組件、一噴射組件、一供電組件以及一接受組件，所述供液組件向所述噴射組件供液，所述噴射組件中的溶液通過金屬導線與供電組件相連，所述噴射組件在所述供液組件的驅動下噴射溶液至所述接受組件，所述噴射組件包括一梯臺狀噴頭，所述梯臺狀噴頭的頂面以及相對的兩側面均具有數組平行排列的圓形微孔，溶液從所述平行排列的圓形微孔噴出后在電場力的作用下以平行排列的方式噴射在接受組件上，從而制備出高取向性的納米纖維。所述納米纖維制備裝置結構簡單，紡絲效率高。

根據本發明的目的提出的一種納米纖維制備裝置，包括：

一供液組件，所述供液組件內部具有溶液；

一噴射組件，所述噴射組件連接于所述供液組件，且所述供液組件中的溶液通過所述噴射組件噴出，所述噴射組件包括一梯臺狀噴頭，所述梯臺狀噴頭的頂面以及相對的兩側面均具有數組平行排列的圓形微孔；

一供電組件，所述供電組件與所述噴射組件電連接；以及

一接受組件，所述接收組件接地。

優選地，所述供液組件包括一供液倉，一推壓桿，一導液管以及一流量泵，所述供液倉通過所述導液管與所述噴射組件連接，所述供液倉與所述推壓桿可滑動的連接，通過調節所述流量泵，所述推壓桿即以相應的速度在所述供液倉中滑動，從而控制通過所述導液管的溶液流量。

優選地，所述噴射組件包括一儲液倉，所述梯臺狀噴頭與所述儲液倉導通連接，所述儲液倉通過所述導液管與所述供液倉連接。

優選地，所述供電組件包括一高壓電源和一導電金屬絲，所述導電金屬絲連通所述高壓電源的正極與所述儲液倉中的溶液。

優選地，所述梯臺狀噴頭的材料為銅。

優選地，所述接受組件為平行電極，

優選地，所述供液組件包括一供液倉，一推壓桿，以及一流量泵，所述供液倉直接與所述噴射組件連接，所述供液倉與所述推壓桿連接，且所述推壓桿能夠在所述供液倉中滑動，通過調節所述流量泵，所述推壓桿即以相應的速度在所述供液倉中滑動，從而控制通進入所述噴射組件的溶液流量。

優選地，所述供電組件包括一高壓電源、一導電金屬絲和一導線，所述導電金屬絲連通所述高壓電源的正極與所述噴射組件中的溶液，所述導線連接所述高壓電源的負極與所述接受組件。

優選地，所述供液組件包括一供液倉，一推壓桿，一導液管、一流量泵、一回液管以及一集液池。其中所述供液倉通過所述導液管與所述噴射組件連接，所述供液倉與所述推壓桿可滑動的連接，通過調節所述流量泵，所述推壓桿即以相應的速度在所述供液倉中滑動，從而控制通過所述導液管的溶液流量，所述集液池設置于所述供液倉上部，且所述集液池的開口位于所述接受組件的下部，所述集液池的底部通過所述回液管連接于所述供液倉。

優選地，所述導液管穿過所述集液池的底部連接至所述噴射組件，且所述導液管與所述集液池底部的連接處密封設置。

與現有技術相比，本發明公開的一種納米纖維制備裝置的優點是：采用三面開有多組平行排列圓形微孔的梯臺狀噴頭，使得纖維產生時即以平行的方式運動，有利于制備高取向性的納米纖維，有利于高效率地制備納米纖維。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

如圖1所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第一個優選實施例的結構示意圖。

如圖2所示為本發明的一種納米纖維制備裝置噴頭的俯視圖。

如圖3所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第二個優選實施例的結構示意圖。

如圖4所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第三個優選實施例的結構示意圖。

如圖5所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第四個優選實施例的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第一個優選實施例的結構示意圖，所述納米纖維制備裝置包括一供液組件10、一噴射組件20、一供電組件30以及一接受組件40。其中，所述供液組件10包括一供液倉11，一推壓桿12，一導液管13以及一流量泵14。所述供液倉11通過所述導液管13與所述噴射組件20連接，所述供液倉11中的溶液能夠通過所述導液管13流通至所述噴射組件20。所述供液倉11與所述推壓桿12連接，且所述推壓桿12能夠在所述供液倉11中滑動，所述供液倉11中的溶液受到所述推壓桿12的推動從所述導液管13流入所述噴射組件20。所述推壓桿12受所述流量泵14的控制，通過調節所述流量泵14，所述推壓桿12即以相應的速度在所述供液倉11中滑動，從而控制通過所述導液管13的溶液流量。所述噴射組件20包括一梯臺狀噴頭21和一儲液倉22，所述梯臺狀噴頭21與所述儲液倉22導通連接，所述儲液倉22通過所述導液管13與所述供液倉11連接，所述供液倉13中的溶液通過所述導液管13流入所述儲液倉22，再由所述梯臺狀噴頭21噴出。所述供電組件30包括一高壓電源31和一導電金屬絲32，所述導電金屬絲32連通所述高壓電源31的正極與所述儲液倉22中的溶液。所述接受組件40接地，且所述接受組件40采用平行電極的形式，所述梯臺狀噴射頭21噴射出的溶液經過運動，溶劑蒸發形成納米纖維，納米纖維最終到達所述接受組件40時能夠以平行排列的方式沉積在平行電極上，從而實現高取向納米纖維的制備。

如圖2所示為所述梯臺狀噴頭21的俯視圖，所述梯臺狀噴頭21具有1頂面21和4個側面，且所述頂面21開有多個均勻平行排列的圓形微孔211，所述梯臺狀噴頭21相對的兩個側面側面22和側面23頁分別開有多個均勻平行排列的圓形微孔221和圓形微孔231，同時所述圓形微孔211，所述圓形微孔221和所述圓形微孔231互相平行排列。由于所述梯臺狀噴頭21上圓形微孔的結構，溶液從所述梯臺狀噴頭21的圓形微孔中噴出時即互相平行，為形成高取向的納米纖維創造了有利的條件。所述梯臺狀噴頭21的梯臺狀結構，使得進入所述梯臺狀噴頭21的溶液壓強逐漸增大，有利于纖維的產出，且所述梯臺狀噴頭21多圓形微孔的結構能夠大大的增加納米纖維的制備效率。優選地，所述梯臺狀噴頭21采用銅金屬制成，銅金屬作為一種良導體，制成的梯臺狀噴頭21能夠使溶液導電均勻，同時能夠使溶液的導電強度達到最大，有利于形成高取向的納米纖維。

如圖3所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第二個優選實施例的結構示意圖，第二個優選實施例與第一個優選實施例的不同之處在于供液組件10A。所述供液組件10A包括一供液倉11A，一推壓桿12A，以及一流量泵14A，所述供液倉11A直接與所述噴射組件20連接，所述供液倉11A中的溶液能夠直接流通至所述噴射組件20。所述供液倉11A與所述推壓桿12A連接，且所述推壓桿12A能夠在所述供液倉11A中滑動，所述供液倉11A中的溶液受到所述推壓桿12A的推動流入所述噴射組件20。所述推壓桿12A受所述流量泵14A的控制，通過調節所述流量泵14A，所述推壓桿12A即以相應的速度在所述供液倉11A中滑動，從而控制通進入所述噴射組件20的溶液流量。本實施例中去除了導液管，所述流量泵14A直接控制所述溶液從所述供液倉11A進入所述噴射組件20的流量，而所述噴射組件20中的所述梯臺狀噴頭21和所述儲液倉22也是直接連通的，即通過控制所述流量泵14A即可直接控制所述梯臺狀噴射頭21的流量，溶液流量調節更加精準。

如圖4所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第三個優選實施例的結構示意圖，第三個優選實施例與第一個優選實施例的不同之處在于供電組件30B。所述供電組件30B包括一高壓電源31B、一導電金屬絲32B和一導線33B。所述導電金屬絲32B連通所述高壓電源31B的正極與所述儲液倉22中的溶液，所述導線33B連接所述高壓電源31B的負極與所述接受組件40。所述供電組件30B的結構有利于加大所述梯臺狀噴頭21和所述接受組件40之間的電勢差，有利于提高納米纖維運動過程中的取向性。

如圖5所示為本發明的一種納米纖維制備裝置第四個優選實施例的結構示意圖，第四個優選實施例與第一個優選實施例的不同之處在于供液組件10C。所述供液組件10C包括一供液倉11C，一推壓桿12C，一導液管13C、一流量泵14C、一回液管15C以及一集液池16C。其中所述供液倉11C通過所述導液管13C與所述噴射組件20連接，所述供液倉11C中的溶液能夠通過所述導液管13C流通至所述噴射組件20。所述供液倉11C與所述推壓桿12C連接，且所述推壓桿12C能夠在所述供液倉11C中滑動，所述供液倉11C中的溶液受到所述推壓桿12C的推動從所述導液管13C流入所述噴射組件20。所述推壓桿12C受所述流量泵14C的控制，通過調節所述流量泵14C，所述推壓桿12C即以相應的速度在所述供液倉11C中滑動，從而控制通過所述導液管13C的溶液流量。所述集液池16C設置于所述供液倉11C上部，且所述集液池16C的開口位于所述接受組件40的下部，所述集液池16C的底部通過所述回液管15C連接于所述供液倉11C。所述導液管13C穿過所述集液池16C的底部連接至所述噴射組件20，且所述導液管13C與所述集液池16C底部的連接處密封設置。當溶液從所述噴射組件20向外噴射時，部分濺落的溶液會落入所述集液池16C，并由所述集液池16C收集后經所述回液管15C回流至所述供液倉11C，用于之后的納米纖維制備。采用所述供液組件10C中結合所述集液池16C和所述回液管15C的結構，能夠有效地減少溶液浪費，節約納米纖維的制造成本。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。