納米纖維批量圖案化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種納米纖維批量圖案化裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置，納米纖維收集基板、導(dǎo)軌平臺(tái)、高壓氣源、導(dǎo)氣管、滑塊、氣體流量計(jì)和噴氣嘴，納米纖維發(fā)生裝置用于產(chǎn)生納米纖維；高壓氣源用于提供穩(wěn)定的高壓氣體并通過(guò)導(dǎo)氣管連接噴氣嘴；氣體流量計(jì)用于檢測(cè)流經(jīng)導(dǎo)氣管和噴氣嘴的氣體流量并控制氣體流量；噴氣嘴連接導(dǎo)氣管并固定于滑塊之上；基板固定于導(dǎo)軌平臺(tái)之上；導(dǎo)軌平臺(tái)上設(shè)有導(dǎo)向槽，滑塊適配該導(dǎo)向槽并通過(guò)滑塊在該導(dǎo)向槽上的滑動(dòng)改變噴氣嘴的射流方向；通過(guò)噴氣嘴的氣體射流方向以及射流流量的改變來(lái)改變納米纖維在基板上的排列，從而形成規(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。
【專利說(shuō)明】納米纖維批量圖案化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米纖維批量圖案化裝置。
【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(wú)論是在基礎(chǔ)研究還是實(shí)際應(yīng)用方面，納米纖維都具有十分重要的研究?jī)r(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(guó)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(guò)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(wú)序，無(wú)法滿足生物組織工程上的應(yīng)用。因此，實(shí)現(xiàn)納米纖維批量圖案化對(duì)納米纖維工業(yè)化應(yīng)用具有重要的研究意義。
[0003]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外科研人員圍繞納米纖維取向排列分布開(kāi)展了大量的科學(xué)研究，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 e I ectrosp inning [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(wú)法實(shí)現(xiàn)納米纖維大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。文獻(xiàn)Khamforoush, M.and M.Mahjob.Modification of the rotating jet method to generate highly aligned electrospunnanofibers [J].Materials Letters，2011，65 (3):453-455.中米用旋轉(zhuǎn)射流電紡制造有序納米纖維。雖然旋轉(zhuǎn)射流在一定程度上可以使纖維產(chǎn)量獲得提高，但這種釆用單噴頭噴射模式的電紡難以實(shí)現(xiàn)有序纖維的批量化制造。文獻(xiàn)Theron A, ZussmanE, Yarin AL.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)電招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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種納米纖維批量圖案化裝置，其克服了【背景技術(shù)】中所述的不足。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的所采用的技術(shù)方案是:
[0006]納米纖維批量圖案化裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置，納米纖維收集基板、導(dǎo)軌平臺(tái)、高壓氣源、導(dǎo)氣管、滑塊、氣體流量計(jì)和噴氣嘴，納米纖維發(fā)生裝置用于產(chǎn)生納米纖維；高壓氣源用于提供穩(wěn)定的高壓氣體并通過(guò)導(dǎo)氣管連接噴氣嘴；氣體流量計(jì)用于檢測(cè)流經(jīng)導(dǎo)氣管和噴氣嘴的氣體流量并控制氣體流量，且氣體流量計(jì)連接于導(dǎo)氣管和噴氣嘴之間；噴氣嘴連接導(dǎo)氣管并固定于滑塊之上；基板固定于導(dǎo)軌平臺(tái)之上；導(dǎo)軌平臺(tái)上設(shè)有導(dǎo)向槽，滑塊適配該導(dǎo)向槽并通過(guò)滑塊在該導(dǎo)向槽上的滑動(dòng)改變噴氣嘴的射流方向；通過(guò)噴氣嘴的氣體射流方向以及射流流量的改變來(lái)改變納米纖維在基板上的排列，從而形成規(guī)律排列的納米纖維圖案。
[0007]—實(shí)施例之中:所述基板位于該基板上導(dǎo)向槽的中心位置，噴氣嘴的射流方向朝向該基板。
[0008]一實(shí)施例之中:所述導(dǎo)軌平臺(tái)上還設(shè)有刻度盤，用于指示噴氣嘴的氣體噴射方向，為調(diào)整噴氣嘴的氣體噴射方向提供控制依據(jù)。
[0009]一實(shí)施例之中:所述氣體流量計(jì)能夠調(diào)節(jié)控制氣體流量，包括手動(dòng)調(diào)節(jié)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。
[0010]一實(shí)施例之中:所述噴氣嘴的個(gè)數(shù)至少為一個(gè)。
[0011]一實(shí)施例之中:所述噴氣嘴的個(gè)數(shù)為多個(gè)，該多個(gè)噴氣嘴包括陣列排布。
[0012]一實(shí)施例之中:所述噴氣嘴的形狀包括圓形或矩形或多邊形。
[0013]一實(shí)施例之中:所述高壓氣源包括高壓氣瓶或空氣壓縮機(jī)。
[0014]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、納米纖維批量圖案化裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置，納米纖維收集基板、導(dǎo)軌平臺(tái)、高壓氣源、導(dǎo)氣管、滑塊、氣體流量計(jì)和噴氣嘴，納米纖維發(fā)生裝置用于產(chǎn)生納米纖維；高壓氣源用于提供穩(wěn)定的高壓氣體并通過(guò)導(dǎo)氣管連接噴氣嘴；氣體流量計(jì)用于檢測(cè)流經(jīng)導(dǎo)氣管和噴氣嘴的氣體流量并控制氣體流量，且氣體流量計(jì)連接于導(dǎo)氣管和噴氣嘴之間；噴氣嘴連接導(dǎo)氣管并固定于滑塊之上；基板固定于導(dǎo)軌平臺(tái)之上；導(dǎo)軌平臺(tái)上設(shè)有導(dǎo)向槽，滑塊適配該導(dǎo)向槽并通過(guò)滑塊在該導(dǎo)向槽上的滑動(dòng)改變噴氣嘴的射流方向；通過(guò)噴氣嘴的氣體射流方向以及射流流量的改變來(lái)改變納米纖維在基板上的排列，從而形成規(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。
[0016]2、所述導(dǎo)軌平臺(tái)上設(shè)有刻度盤，用于指示噴氣嘴的氣體噴射方向，為調(diào)整噴氣嘴的氣體噴射方向提供控制依據(jù)，從而獲得不同的納米纖維圖案化結(jié)構(gòu)。
[0017]3、所述噴氣嘴的個(gè)數(shù)為一個(gè)或者多個(gè)，該多個(gè)噴氣嘴包括陣列排布，噴氣嘴易擴(kuò)展。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]圖1繪示了本發(fā)明所述的納米纖維批量圖案化裝置的整體示意圖。
[0020]圖2繪示了本發(fā)明所述的一較佳實(shí)施例的導(dǎo)軌平臺(tái)結(jié)構(gòu)的正面視圖。
[0021]圖3繪示了本發(fā)明所述的一較佳實(shí)施例的導(dǎo)軌平臺(tái)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0022]圖4繪示了本發(fā)明所述的另一較佳實(shí)施例的導(dǎo)軌平臺(tái)結(jié)構(gòu)的正面視圖。
[0023]圖5繪示了本發(fā)明所述的另一較佳實(shí)施例的導(dǎo)軌平臺(tái)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]請(qǐng)查閱圖1，納米纖維批量圖案化裝置，它包括納米纖維發(fā)生裝置1，納米纖維收集基板2、導(dǎo)軌平臺(tái)3、高壓氣源4、導(dǎo)氣管5、滑塊6、氣體流量計(jì)7和噴氣嘴8，納米纖維發(fā)生裝置I用于產(chǎn)生納米纖維；高壓氣源4用于提供穩(wěn)定的高壓氣體并通過(guò)導(dǎo)氣管5連接噴氣嘴8 ;氣體流量計(jì)7用于檢測(cè)流經(jīng)導(dǎo)氣管5和噴氣嘴8的氣體流量并控制氣體流量，且氣體流量計(jì)7連接于導(dǎo)氣管5和噴氣嘴8之間；噴氣嘴8連接導(dǎo)氣管5并固定于滑塊6之上；基板2固定于導(dǎo)軌平臺(tái)3之上；導(dǎo)軌平臺(tái)3上設(shè)有導(dǎo)向槽31，滑塊6適配該導(dǎo)向槽31并通過(guò)滑塊6在該導(dǎo)向槽31上的滑動(dòng)改變噴氣嘴8的射流方向；通過(guò)噴氣嘴8的氣體射流方向以及射流流量的改變來(lái)改變納米纖維在基板2上的排列，從而形成規(guī)律排列的納米纖維圖案。
[0025]一較佳實(shí)施例中，請(qǐng)查閱圖2和圖3，導(dǎo)向槽31為一閉合環(huán)形槽，另一較佳實(shí)施例中，請(qǐng)查閱圖4和圖5，導(dǎo)向槽31為兩平行直線槽，本實(shí)施例中，基板2位于該基板上導(dǎo)向槽31的中心位置，噴氣嘴8的射流方向朝向該基板2。納米纖維發(fā)生裝置I位于基板2的正上方。
[0026]導(dǎo)軌平臺(tái)3上還設(shè)有刻度盤32，用于指示噴氣嘴8的氣體噴射方向，為調(diào)整噴氣嘴8的氣體噴射方向提供控制依據(jù)。
[0027]所述氣體流量計(jì)7能夠調(diào)節(jié)控制氣體流量,可手動(dòng)調(diào)節(jié)控制或者自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，通過(guò)改變氣體流量來(lái)改變氣體的噴射力度及噴射距離，從而改變納米纖維的圖案化結(jié)構(gòu)。
[0028]所述噴氣嘴8的個(gè)數(shù)為一個(gè)或多個(gè)，該多個(gè)噴氣嘴8可陣列排布。所述噴氣嘴8的形狀可為圓形或矩形或多邊形等多種形狀。
[0029]所述高壓氣源4可采用高壓氣瓶或空氣壓縮機(jī)。
[0030]當(dāng)批量制造圖案化納米纖維結(jié)構(gòu)時(shí)，首先開(kāi)啟高壓氣源4提供高壓氣體，調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)7使噴氣嘴8能夠噴射出持續(xù)穩(wěn)定的高速氣流，并通過(guò)調(diào)節(jié)滑塊6在導(dǎo)向軌31上的位置來(lái)改變高速氣流的噴射方向，開(kāi)啟納米纖維發(fā)生裝置I產(chǎn)生批量的納米纖維，在電場(chǎng)力和高速氣流的共同作用下，納米纖維會(huì)沿某一方向平行排列，最后沉積到基板2上。通過(guò)改變滑塊6位置和噴氣嘴8噴出氣流的方向可以獲得不同圖案化的納米纖維結(jié)構(gòu)。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:包括納米纖維發(fā)生裝置，納米纖維收集基板、導(dǎo)軌平臺(tái)、高壓氣源、導(dǎo)氣管、滑塊、氣體流量計(jì)和噴氣嘴，納米纖維發(fā)生裝置用于產(chǎn)生納米纖維；高壓氣源用于提供穩(wěn)定的高壓氣體并通過(guò)導(dǎo)氣管連接噴氣嘴；氣體流量計(jì)用于檢測(cè)流經(jīng)導(dǎo)氣管和噴氣嘴的氣體流量并控制氣體流量，且氣體流量計(jì)連接于導(dǎo)氣管和噴氣嘴之間；噴氣嘴連接導(dǎo)氣管并固定于滑塊之上；基板固定于導(dǎo)軌平臺(tái)之上；導(dǎo)軌平臺(tái)上設(shè)有導(dǎo)向槽，滑塊適配該導(dǎo)向槽并通過(guò)滑塊在該導(dǎo)向槽上的滑動(dòng)改變噴氣嘴的射流方向；通過(guò)噴氣嘴的氣體射流方向以及射流流量的改變來(lái)改變納米纖維在基板上的排列，從而形成規(guī)律排列的納米纖維圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:所述基板位于該基板上導(dǎo)向槽的中心位置，噴氣嘴的射流方向朝向該基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:所述導(dǎo)軌平臺(tái)上還設(shè)有刻度盤，用于指示噴氣嘴的氣體噴射方向，為調(diào)整噴氣嘴的氣體噴射方向提供控制依據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:所述氣體流量計(jì)能夠調(diào)節(jié)控制氣體流量，包括手動(dòng)調(diào)節(jié)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:所述噴氣嘴的個(gè)數(shù)至少為一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:所述噴氣嘴的個(gè)數(shù)為多個(gè)，該多個(gè)噴氣嘴包括陣列排布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:所述噴氣嘴的形狀包括圓形或矩形或多邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米纖維批量圖案化裝置，其特征在于:所述高壓氣源包括高壓氣瓶或空氣壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】D01D11/00GK104018236SQ201410264712
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】雷廷平, 盧希釗, 付勝杰, 楊帆, 劉燦華, 茍艷麗 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)