一种气泡静电纺丝装置技术领域
本发明涉及静电纺丝领域，尤其涉及一种气泡静电纺丝装置。
背景技术
静电纺丝技术是目前世界上使用最普遍的生产纳米纤维的方法。静电纺丝
所纺纤维除直径小的特点外，还具有诸多优点如纤维取向各向异性、比表面积
大、孔隙率高、精细程度一致、均一性高与长径比大等，使其在众多领域都有
研究和应用。传统的静电纺制备的纳米纤维多是无序的且力学性能很低，同时，
传统的静电纺丝法无法实现批量化生产，限制了产品在生物医学、高性能过滤、
微纳米电子器件等方面的应用，因此如何批量化生产有序的纳米纤维成为了研
究的重点和发展趋势。目前制备平行纤维的方法主要有转盘法、水浴法、平行
电极法、磁场法、辊筒法、附加导电环法。附加导电环法可以减小射流的张开，
起到稳定射流的作用。
气泡静电纺是一种新型静电纺丝方法，该方法不用传统喷丝头纺丝，而是
在聚合物溶液(熔体)中通入气体，吹出大量气泡，气泡在自由液面相当于无数个
泰勒锥，这相当于多针头的静电纺丝，从而提高了纺丝速率，气泡静电纺在一
定程度上可以实现纳米纤维的批量生产。但气泡静电纺存在射流角度大，射流
不稳的问题，导致纺丝条件不容易控制，原料浪费，纺丝环境受污等问题，限
制了其在工业化生产中的应用；同时如何直接获得有序纳米纤维复合膜的问题
也一直存在。
针对上述技术问题，有必要提供一种新型结构的气泡静电纺丝装置，以解
决现有技术中的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气泡静电纺丝装置，该气泡静电纺
丝装置采用四个单管同时纺丝，气泡上方加导电环来使射流收敛；接收装置为
传统的无纺布，使纤维直接喷射至无纺布上，省却了后续的复合加工；无纺布
上方添加平行电极，实现纤维的有序排列。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种气泡静电纺丝装置，其包括料桶、设于料桶内的用以喷射气泡的至少
一个喷管、与喷管连接的高压供电装置、风机、连接喷管与风机的导气管、延
伸入喷管内的电极及接收装置，所述导气管延伸入喷管，所述气泡静电纺丝装
置还设有导电环、与导电环连接用以给导电环供电的电源，所述导电环设于喷
管与接收装置之间，所述接收装置远离导电环的一侧设有平行电极及与平行电
极连接的接地电极。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述喷管包括四个。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，四个所述喷管均匀排成两排两列。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述喷管的直径范围为5-8mm。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述接收装置为传统的无纺布。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述气泡静电纺丝装置还设有用以
送出未经纺丝的无纺布的第一卷轴及接收纺丝后的无纺布的第二卷轴。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述平行电极与第一卷轴送出的无
纺布紧贴。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述第一卷轴与气泡或导电环之间
的距离能调节。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，所述接收装置与气泡或导电环之间
的距离能调节。
优选的，在上述气泡静电纺丝装置中，导电环的形状可以根据喷管个数及
排列方式的变化而改变。
上述技术方案可以看出，本发明实施例的气泡静电纺丝装置气泡射流通过
导电环进行收敛，接收装置配置传统的无纺布，上方添加平行电极，可直接获
得有序纳米纤维无纺布复合膜，其主要应用于生物医学、传感器、光学等方面。
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
中的有关本发明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是本发明气泡静电纺丝装置一种实施例的示意图；
图2是本发明气泡静电纺丝装置另一种实施例的示意图。
其中：喷管1、导电环2、电源3、高压供电装置4、电极5、风机6、导气
管7、平行电极8、无纺布卷轴9、接地电极10、卷轴11、料桶100、接收装置
200。
具体实施方式
本发明公开了一种气泡静电纺丝装置，该气泡静电纺丝装置采用四个单管
同时纺丝，气泡上方加导电环来使射流收敛；接收装置为传统的无纺布，使纤
维直接喷射至无纺布上，省却了后续的复合加工；无纺布上方添加平行电极，
实现纤维的有序排列。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详
细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动
的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明气泡静电纺丝装置，其包括料桶100、设于料桶100内
的用以喷射气泡的至少一个喷管1、与喷管1连接的高压供电装置4、风机6、
连接喷管1与风机6的导气管7、延伸入喷管1内的电极5及接收装置200，所
述导气管7延伸入喷管1。
所述气泡静电纺丝装置还设有导电环2、与导电环2连接用以给导电环2供
电的电源3，导电环2设于喷管1与接收装置200之间，喷管1上方添加的导电
环2可以对射流进行收敛。
所述接收装置200远离导电环2的一侧设有平行电极8及与平行电极8连
接的接地电极10。所述接收装置200与气泡或导电环2之间的距离能调节。配
置平行电极8，使纳米纤维有序化排列。气泡射流通过导电环2进行收敛；平行
电极8下方配置传统的无纺布，可直接获得有序纳米纤维无纺布复合膜。
所述喷管1包括四个。采用四个单管进行纺丝，使纤维分散更加均匀，并
扩大纤维膜的面积。四个所述喷管1均匀排成两排两列。所述喷管1的直径范
围为5-8mm，因为在5-8mm时效果较好。
所述接收装置200为传统的无纺布。在平行电极下添加传统的无纺布，可
以使纳米纤维直接喷射至无纺布上，省却后续复合加工。
所述气泡静电纺丝装置还设有用以送出未经纺丝的无纺布的第一卷轴9及
接收纺丝后的无纺布的第二卷轴11。所述平行电极8与第一卷轴9送出的无纺
布紧贴。所述第一卷轴9与气泡或导电环2之间的距离能调节。
导电环2可以有多个等间距排列的金属线圈组成，通过电源供电装置带上
等量的正电荷；若想增加纺丝规模，可以增多单管和增大导电环2；导电环2的
形状可根据喷管1的排列方式变换形状，如方形、圆形和六边形等，如图2所
示。
导电环的形状可以根据喷管个数及排列方式的变化而改变。
本发明的气泡静电纺丝装置的工作原理是：聚合物溶液在喷管1内，风机6
通过导气管7伸入溶液中在溶液中吹气，在喷管1出口处吹出气泡；高压供电
装置4正极连接的金属电极伸入到喷管1内的溶液中，电源3正极连接在导电
环2上，平行电极8与高压供电装置4的负极相连，并通过接地电源线10接地，
打开高压供电装置4的开关，在喷管1和平行电极8之间形成了一个电场，使
气泡破裂产生的一个个小液滴在高压的作用下形成丝束射流，射流经过摆动、
蒸发、细化过程，并受到同种电荷导电环2的排斥作用，相对稳定地摆动，在
平行电极8所产生的电场的作用下有序排列，最后喷射在第一卷轴9输出的无
纺布上，形成有序的无纺布纳米纤维复合膜，经过传送，最终卷绕在第二卷轴
11上。
本发明的有益效果是：采用四个单独的喷管1进行纺丝，使纤维分散更加
均匀，并扩大收集到的纤维膜的面积；在气泡上方添加导电环2，加在导电环2
上的电压产生比较规则的电场，所以气泡破裂产生的丝束被此电场束缚，使沉
积在接收装置的纳米纤维的排列有一定程度的改观，这种方法可以将纤维收集
到导电环2之内，很好的控制了纤维的飞行轨迹；添加平行电极8，使得无纺布
上接收到的纳米纤维膜的排列更加有序；在平行电极8下方添加传统的无纺布，
可以使纳米纤维直接喷射至无纺布上，省却后续复合加工。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，
而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现
本发明。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施
方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，
本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经
适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。