一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置.pdf

本发明公开了一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，用于电纺纳米纤维技术领域，包括电极、电源和与所述电极正对设置的收集装置，所述电源分别与所述电极和收集装置导电连接，所述电极上在正对收集装置的一侧设有若干均匀分布的尖齿，各所述尖齿上均形成与收集装置等距的尖端，电源开启后可在电极和收集装置间形成射流电场。本发明采用设有尖齿的电极，齿尖具有尖端电荷聚集效应，容易诱导实现纺丝；电极的尖齿大小以及间距均匀，射流电场分布均匀，可以均匀产生射流，可以沉积均匀的纳米纤维；此电极结构简单，方便加工，适用于大批量制造。

权利要求书
1.  一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：包括电极、电源和与所述电极正对设置的收集装置，所述电源分别与所述电极和收集装置导电连接，所述电极上在正对收集装置的一侧设有若干均匀分布的尖齿，各所述尖齿上均形成与收集装置等距的尖端，电源开启后可在电极和收集装置间形成射流电场。

2.  根据权利要求1所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：所述尖齿在电极上排成一排，所述收集装置在正对电极的一侧形成接收平面。

3.  根据权利要求2所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：所述电极包括直线型的金属片，所述金属片在靠近收集装置的一侧边缘通过剪裁形成尖齿。

4.  根据权利要求1、2或3所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：还包括供液滑头和运动平台，所述供液滑头上设有供电极穿过的通孔槽，供液滑头上在通孔槽的上方设有供纺丝溶液进入的进液孔，运动平台可驱动所述供液滑头沿电极往复运动。

5.  根据权利要求4所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：供液滑头上在通孔槽的下方设有收集槽。

6.  根据权利要求5所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：所述收集槽的底部设有出液孔。

7.  根据权利要求4所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：还包括供液系统，所述供液系统通过输液管与所述进液孔相连。

8.  根据权利要求1、2或3所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：所述电源通过电缆分别与所述电极和收集装置的端部导电连接。

9.  根据权利要求2或3所述的带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，其特征在于：所述收集装置为设在所述电极上方的金属板。

说明书一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置
技术领域
本发明用于电纺纳米纤维技术领域，特别是涉及一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置。
背景技术
静电纺丝技术是一种最常用最经济用于生产纳米纤维的方法，并且已经实现多种材料的溶液状态或者熔融状态的纺丝。其原理是：在高压静电发生器作用下，纺丝喷射装置和纳米纤维接收装置之间形成高压静电场；纺丝溶液或者熔融体在电场的作用下形成射流，射流在电场的拉下变细、弯曲、劈裂成更细的形态，最终在收集装置上沉积形成纳米纤维。
纳米纤维因其具有很高的比表面积，因此具有优良的物理和化学性能，在众多领域具有较大的运用优势，如过滤行业、催化、生物医药等。目前工业化批量生产纳米纤维的静电纺丝技术有“蜘蛛纺”、“气泡纺”、“多喷头”等纺丝工艺，而这些工艺均存在一个所获得纳米纤维不均匀的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，利用尖端电荷聚集效应原理，设计了带尖牙的纺丝电极，而纺丝电极的尖牙均匀性好，因此电场分布均匀，容易获得均匀的纳米纤维，同时，此工艺属于无针纺，避免了针纺出现的喷头堵塞问题。。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，包括电极、电源和与所述电极正对设置的收集装置，所述电源分别与所述电极和收集装置导电连接，所述电极上在正对收集装置的一侧设有若干均匀分布的尖齿，各所述尖齿上均形成与收集装置等距的尖端，电源开启后可在电极和收集装置间形成射流电场。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述尖齿在电极上排成一排，所述收集装置在正对电极的一侧形成接收平面。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述电极包括直线型的金属片，所述金属片在靠近收集装置的一侧边缘通过剪裁形成尖齿。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括供液滑头和运动平台，所述供液滑头上设有供电极穿过的通孔槽，供液滑头上在通孔槽的上方设有供纺丝溶液进入的进液孔，运动平台可驱动所述供液滑头沿电极往复运动。
进一步作为本发明技术方案的改进，供液滑头上在通孔槽的下方设有收集槽。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述收集槽的底部设有出液孔。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括供液系统，所述供液系统通过输液管与所述进液孔相连。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述电源通过电缆分别与所述电极和收集装置的端部导电连接。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述收集装置为设在所述电极上方的金属板。
本发明的有益效果：本发明中尖齿的尖端具有尖端电荷聚集效应，通过在电极的尖齿上均布纺丝溶液，电源开启后在电极和收集装置间的射流电场作用下，均布在齿尖的溶液上电荷更容易聚集，最终突破纺丝溶液的表面张力，形成稳定的射流，又因尖齿的大小和分布位置均匀，因此射流电场分布均匀，所产生射流也比较均匀，因此可以收集到均匀的纳米纤维。
本发明具有以下优点：
1.本发明采用设有尖齿的电极，齿尖具有尖端电荷聚集效应，容易诱导实现纺丝；
2.电极的尖齿大小以及间距均匀，射流电场分布均匀，可以均匀产生射流，可以沉积均匀的纳米纤维；
3.此电极结构简单，方便加工，适用于大批量制造。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明结构主视图；
图3是本发明结构侧视图；
图4是本发明供液滑头内部结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图4，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各元件的结构特点，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图2-图4所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。
本发明提供了一种带尖齿的直线型电极静电纺丝装置，包括电极1、电源7和与所述电极1正对设置的收集装置9，所述电源7分别与所述电极1和收集装置9导电连接，电极1固定安装，所述电极1上在正对收集装置9的一侧设有若干均匀分布的尖齿，各所述尖齿上均形成与收集装置等距的尖端，所述尖齿在电极1上排成一排，尖齿的齿形可以是棱柱型、锥形等，这些形状的尖齿均具有尖端电荷聚集效应，用于诱导静电纺丝过程，所述收集装置9在正对电极1的一侧形成接收平面。电源7开启后可在电极1和收集装置9间形成射流电场。
作为本发明优选的实施方式，所述电极1包括直线型的金属片，所述金属片在靠近收集装置9的一侧边缘通过剪裁形成尖齿，所述收集装置9为设在所述电极1上方的金属板。所述电源7通过电缆6、8分别与所述金属片和金属板的端部导电连接。
还包括供液系统2、供液滑头5和运动平台4，供液系统2具有持续稳定为纺丝过程供液的能力，供液滑头5安装在运动平台4上，所述供液滑头5上设有供电极1穿过的通孔槽10，电极1与供液滑头5是通过通孔槽10间隙安装的，运动平台4可驱动所述供液滑头5沿电极1往复运动。供液滑头5上在通孔槽10的上方设有供纺丝溶液进入的进液孔11，所述供液系统2通过输液管3与所述进液孔11相连，供液系统2通过输液管3为供液滑头5持续稳定输送纺丝溶液。输液管3里面的纺丝溶液通过进液口11流入通孔槽10中的电极1上，供液滑头5在运动平台4的带动下往复运动，从进液口11进来的液体均匀分布到电极1的尖齿上，供液滑头5上在通孔槽10的下方设有收集槽13，所述收集槽13的底部设有出液孔12。从电极1上滴落的纺丝溶液由收集槽13收集并通过出液口12，所收集到的残留溶液通过出液口12流入残液收集系统收集。
电源7的一个电源输出端口通过电缆6与电极1导通，另外一个电源输出端口通过电缆8与收集装置9导通，在电源7的作用下，电极1与收集装置9之间产生高压的射流电场，电极1上的尖齿在射流电场作用下产生尖端电荷聚集效应，均布在尖齿上的溶液表面也随之电荷聚集越多，最终突破表面张力，形成射流，最终在收集装置9上收集到均匀的纳米纤维；尖齿的大小以及间距均匀，因此射流电场也比较均匀分布，所产生的射流也比较均匀，最终收集到的纳米纤维也比较均匀。此发明结构简单，容易实现批量化生产纳米纤维，同时，可以组合多个该模块，实现大批量纳米纤维制造。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。