电纺纤维实验样品收集装置技术领域
本发明涉及一种电纺纤维实验过程中的辅助装置，特别是一种电纺纤维实验样品收集装置。
背景技术
通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域内最重要的学术与技术活动之一。各国为了在材料科学领域取得重大突破，都在不遗余力地加大对电纺纤维材料科研、实验和生产等领域研究的资助力度。在电纺纤维材料制备过程中，电纺纤维质量受多种参数影响，其中喷头与收集板间的电压，喷头与收集板间的距离这2个参数相互作用，会直接影响电纺纤维的形貌特征。这两项参数的微小调整都会对电纺纤维的质量带来严重的影响。现阶段，由于市场上没有专门的仪器设备对以上2个参数对电纺纤维质量的影响做评估，所以实验人员只能通过以往的经验，经多次长时间的实验，以确定喷头与收集板间的电压，喷头与收集板间的距离这2个参数的数值。当电纺喷头喷射不同材质的电纺纤维时或是其他环境因素改变时，实验人员还得经过多次实验重新确定以上2个参数的具体值。这种通过人工进行实验以确定实验参数的方式，严重降低了电纺纤维实验的效率，增加了实验的成本，影响了电纺纤维材料的科研进展。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单，设计巧妙，工作效率高，节省人工成本，能够一次性完成多组不同参数环境下电纺纤维实验样品收集的装置。
本发明的技术解决方案是：一种电纺纤维实验样品收集装置，包括电纺纤维喷头，与电纺纤维喷头相配的设置有圆筒状的支撑柱1，其特征在于：在支撑柱1的底端设置有步进电机2，步进电机2的输出端与传动杆3相连，在传动杆3上活动套接有五个连接板4，每个连接板4的圆心处都设置有与传动杆3相配的锁紧器5，同时每个连接板4的下方还都设置有套接在传动杆3上的弹性高度调节环，连接板4的外边缘连接有多个互成夹角的支撑杆6，每个支撑杆6的末端都设置有收集板7，在支撑柱1外设置有与支撑柱1的轴线平行的初始位置标定杆17，在支撑柱1内还设置有与所有支撑杆6能够接触的接地碳刷8，在支撑柱1内还沿其轴向设有刻度尺9，在支撑柱1的上部还设置有高度参照物10，所述的锁紧器5包括两个对称设置在传动杆3外的电磁闸片11，两个电磁闸片11之间设置有支撑弹簧12，并且电磁闸片11还滑动连接在固定设置在连接板4上的导轨13上，所述的高度参照物10包括一水平设置的水平镜14，水平镜14固定连接在高度调节杆15上，高度调节杆15的两端分别位于开设在支撑柱1上的长孔内，且高度调节杆15的两端还螺纹连接有固定螺母16，上述的步进电机2和电磁闸片11均通过控制系统统一控制。
所述的相邻的支撑杆6之间的夹角为40°，同时穿过初始位置标定杆17的中轴线与支撑柱1中轴线的面为a面，同时穿过电纺纤维喷头中轴线与支撑柱1中轴线的面为b面，a面与b面之间的夹角为60°。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
本种结构形式的电纺纤维实验样品收集装置，其结构简单，设计巧妙，布局合理，它针对传统的电纺纤维收集装置需要在不同参数（电纺喷头与收集板之间的距离、收集板上所施加的电压）下进行操作时所存在的：需要大量重复劳动、劳动量大、工作效率低下等问题，设计出一种可自动完成多组不同电压条件下、不同高度差条件下的电纺纤维的收集，大大节省操作人员的工作量，提高工作效率；并且它的制作工艺简单，制造成本低廉，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例高度参照物部分的俯视图。
图3为本发明实施例锁紧器部分的俯视图。
图4为本发明实施例连接板4、支撑杆6和收集板部分的俯视图。
图5为本发明实施例的准备工作流程图。
图6为本发明实施例的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1至图6所示：一种电纺纤维实验样品收集装置，包括电纺纤维喷头，与电纺纤维喷头相配的设置有圆筒状的支撑柱1，在支撑柱1内部的底端设置有步进电机2，这个步进电机2的输出端与传动杆3相连，在传动杆3上活动套接有五个连接板4，这些连接板4能够在传动杆3的轴向上移动，每个连接板4的圆心处都设置有与传动杆3相匹配的锁紧器5，锁紧器5由两个对称设置的电磁闸片11组成，这两个电磁闸片11围绕在传动杆3外部，在两个电磁闸片11之间设置有支撑弹簧12，并且电磁闸片11滑动连接在固定设置于连接板4上的导轨13上，当电磁闸片11通电时相互吸引，两个电磁闸片11抱紧在传动杆3上，电磁闸片11与传动杆3之间的摩擦力能够在传动杆3转动时带动该连接板4转动，电磁闸片11失电后，在支撑弹簧12的作用下两个电磁闸片11与传动杆3脱离接触，传动杆3相对于该连接板4转动；同时每个连接板4的下方还都设置有套接在传动杆3上的弹性高度调节环，通过调节弹性高度调节环在传动杆3上的相对位置，可以实现对不同连接板4的高度的调整；在连接板4的外边缘连接有多个支撑杆6，且相邻的支撑杆6之间的夹角为40°，且定义穿过初始位置标定杆17的中轴线与支撑柱1中轴线的面为a面，定义穿过电纺纤维喷头中轴线与支撑柱1中轴线的面为b面，而上述的a面与b面之间的夹角为60°；在每个支撑杆6的末端都设置有收集板7，在支撑柱1外设置有与支撑柱1的轴线相平行的初始位置标定杆17，支撑柱1内还设置有接地碳刷8，这个接地碳刷8能够在所有的支撑杆6转动到一定位置后与支撑杆6接触，同时支撑柱1内还设有沿轴向分布的刻度尺9，在支撑柱1的上部还设置有高度参照物，这个高度参照物10包括一个水平设置的水平镜14，水平镜14固定支撑在高度调节杆15上，所述高度调节杆15的两端分别位于开设在支撑柱1上的长孔内，并且高度调节杆15的两端还分别螺纹连接有固定螺母；而上述的步进电机2和电磁闸片11均通过控制系统进行统一控制。
本种结构形式的电纺纤维实验样品收集装置的工作过程如下：首先通过目测的方式让水平镜14的高度保持与电纺纤维喷头的高度一致，然后旋紧高度调节杆15两端的固定螺母，让高度调节杆15与水平镜4固定在支撑柱1上，然后根据所需的不同收集板7与电纺纤维喷头之间的高度差来调节不同的连接板4在传动杆3上的相对位置。（举例说明：如刻度尺9的底部为0端点，刻度尺9的总长度为100cm，水平镜14停留在94cm处，需要分别收集电纺纤维喷头与收集板7之间的距离为10cm、20cm、30cm、40cm和50cm条件下的电纺纤维，则依次由上至下调节不同的连接板4至84cm、74cm、64cm、54cm和44cm刻度对应处即可。）由于每一层连接板4上的相邻支撑杆6之间的角度都是固定的40°，并且从初始位置标定杆17转动至电纺纤维喷头正下方的角度也是固定的（在60°的基础上根据支撑杆6的直径和初始位置标定杆17的直径进行适当补偿、调整），因此可根据其角度值预先向控制系统中输入相关参数，以配合之后的收集实验，同时根据需要向控制系统中输入收集实验中的不同电压参数，准备工作完成；
之后步进电机2工作，带动传动杆3转动，此时仅让一个连接板4上的锁紧器5工作，传动杆3带动该连接板4（以及所对应的支撑杆6和收集板7）转动，待第一个收集板7转动至电纺纤维喷头下方时（此时接地碳刷8与第一个收集板7所对应的支撑杆6的尾端接触），启动电纺纤维喷头，利用第一个收集板7来收集电纺纤维，50分钟后，步进电机3再次驱动传动杆3转动，连接板4以及其上的支撑杆6、收集板7转动40°，该连接板4上的第二个收集板7转动至电纺纤维喷头的下方，而在上述运动过程中，电纺纤维喷头上所施加的电压也会在控制系统的控制下改变至所需数值，利用第二个收集板7在该电压下进行电纺纤维的收集；以此类推，直至该层连接板4上的所有收集板7都完成了电纺纤维的收集，步进电机2带动连接板4转动一定角度，保证该层的最后一个收集板7完全离开电纺纤维喷头的下方，防止其对其他层连接板4上的收集板7造成影响，也就是说，不论是在收集工作之前还是收集工作完成之后，每一层连接板4上的所有收集板7都不会影响其它层收集板7的正常收集工作；
然后该层连接板4上的锁紧器5松开，另一层连接板4上的锁紧器5抱死，步进电机2工作，带动这一层连接板4以及其上的多个收集板7转动，重复上述工作过程，实现该层连接板4上的多个收集板7的收集工作；以此类推，可实现每一层连接板4上的所有收集板7对于电纺纤维的收集。
在控制系统的控制下，本装置可以在预先设定好所需的电纺纤维喷头与各连接板4之间的高度差后，自动完成多组不同电压条件下、不同高度差条件下的电纺纤维的收集，大大节省操作人员的工作量，提高工作效率。