一種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置制造方法
【專利摘要】一種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置，涉及一種電紡直寫噴印裝置。設(shè)有進(jìn)液噴頭座、進(jìn)氣箱體、接線柱、電熱元件、繼電器、數(shù)控溫度單元、測(cè)溫元件；進(jìn)液噴頭座與進(jìn)氣箱體的中心連接，進(jìn)液噴頭座固于進(jìn)氣箱體上端面，進(jìn)液噴頭座下部伸入進(jìn)氣箱體的中心通孔中，接線柱設(shè)于進(jìn)液噴頭座上，進(jìn)液噴頭座設(shè)徑向進(jìn)液孔，進(jìn)液噴頭座下端設(shè)有軸向噴嘴部；進(jìn)氣箱體設(shè)有至少2個(gè)軸向連接通孔，進(jìn)氣箱體設(shè)有徑向進(jìn)氣口，進(jìn)氣箱體下端設(shè)有軸向出氣孔，進(jìn)氣箱體設(shè)有支撐架，進(jìn)氣箱體設(shè)有2個(gè)軸向中空連線孔；進(jìn)氣孔內(nèi)設(shè)有電熱元件，進(jìn)氣孔內(nèi)表面設(shè)有測(cè)溫元件；測(cè)溫元件與數(shù)控溫度單元連接，數(shù)控溫度單元再與繼電器相連，繼電器連接電熱元件。
【專利說(shuō)明】—種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電紡直寫噴印裝置，尤其是涉及一種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基于電液動(dòng)力耦合的電紡直寫是利用外電場(chǎng)作用于黏彈性溶液，在電場(chǎng)力的作用下黏彈性溶液變形獲得泰勒錐；當(dāng)電場(chǎng)力繼續(xù)增強(qiáng)超過溶液表面張力時(shí)，便有射流從泰勒錐尖射出；利用穩(wěn)定直線射流進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)的有序噴印制備。電紡直寫克服了傳統(tǒng)電液耦合噴印過程射流螺旋、彎曲不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，利用穩(wěn)定直線射流進(jìn)行有序微納結(jié)構(gòu)的直寫制備。直寫射流攜帶電荷從泰勒錐尖射出，受電荷排斥力、不均勻電場(chǎng)力作用將產(chǎn)生鞭動(dòng)不穩(wěn)定，從而影響了直寫微納結(jié)構(gòu)的定位精度。
[0003]鞘層氣體聚焦是射流噴印控制研究新的發(fā)展趨勢(shì)，并開始獲得應(yīng)用。融合氣體聚焦和電液耦合噴印已經(jīng)成為帶電射流噴印的一種新方式，吸引了研究者的廣泛關(guān)注。電紡直寫技術(shù)引入氣體聚焦，主要利用近場(chǎng)條件下處于層流狀態(tài)的環(huán)繞氣體減小噴印過程紡絲射流與空間介質(zhì)的相對(duì)速度，提升射流運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性；同時(shí)鞘氣的引入，在電場(chǎng)力的基礎(chǔ)上疊加了氣體流場(chǎng)的拉伸力，降低了維持射流噴射所需要的施加電壓幅值，減少了射流不穩(wěn)定因素的干擾，為射流精確噴印控制提供了一種新的技術(shù)途徑。
[0004]為了開展實(shí)驗(yàn)研究，使鞘層氣體聚焦電紡直寫噴頭的設(shè)計(jì)開發(fā)已經(jīng)成為了 一個(gè)研究熱點(diǎn)，中國(guó)專利201210037687.7中提出了不同的氣體聚焦電紡噴頭結(jié)構(gòu)，但專利中所述噴頭各個(gè)部件仍是獨(dú)立分散，氣液出口面相對(duì)位置固定、溶液通道為毛細(xì)管，內(nèi)徑不可調(diào)、不能調(diào)節(jié)溶液通道與小孔的同軸度，不易于噴頭的簡(jiǎn)化和集成操控。中國(guó)專利201310020810.9中提出的結(jié)構(gòu)，使用過程中需要對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行頻繁的拆裝、調(diào)整，雖然可以調(diào)溶液通道與小孔的同軸度，但是對(duì)中性不好且調(diào)整繁瑣，鞘氣溫度不可控，不能有效控制溶劑揮發(fā)及纖維的直徑和形態(tài)結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供可使鞘層環(huán)繞氣體均勻地噴射到環(huán)境空氣中，提升射流運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，能快速對(duì)中和有效控制溶劑揮發(fā)的一種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置。
[0006]本實(shí)用新型設(shè)有進(jìn)液噴頭座、進(jìn)氣箱體、接線柱、電熱元件、繼電器、數(shù)控溫度單元、測(cè)溫元件；所述進(jìn)液噴頭座和進(jìn)氣箱體均設(shè)有中心通孔，且同軸設(shè)置；進(jìn)液噴頭座與進(jìn)氣箱體的中心通孔螺紋連接，進(jìn)液噴頭座固于進(jìn)氣箱體的上端面，進(jìn)液噴頭座下部伸入進(jìn)氣箱體的中心通孔中，接線柱設(shè)于進(jìn)液噴頭座上，進(jìn)液噴頭座設(shè)有徑向進(jìn)液孔，進(jìn)液噴頭座的下端設(shè)有軸向噴嘴部；進(jìn)氣箱體設(shè)有至少2個(gè)用于與外部安裝的軸向連接通孔，進(jìn)氣箱體設(shè)有徑向進(jìn)氣口，進(jìn)氣箱體的下端設(shè)有軸向出氣孔，進(jìn)氣箱體設(shè)有用于固定數(shù)控溫度單元和繼電器的支撐架，進(jìn)氣箱體設(shè)有2個(gè)軸向中空連線孔，以供與測(cè)溫元件和電熱元件連接的導(dǎo)線部分長(zhǎng)度穿設(shè)；進(jìn)氣孔內(nèi)設(shè)有電熱元件，進(jìn)氣孔內(nèi)表面設(shè)有測(cè)溫元件；測(cè)溫元件與數(shù)控溫度單元連接，數(shù)控溫度單元再與繼電器相連，繼電器連接電熱元件，構(gòu)成溫度控制部件。
[0007]所述噴嘴部最好外表面設(shè)有10°?30°的錐度。
[0008]所述進(jìn)氣箱體的出氣孔的內(nèi)孔可為圓孔。
[0009]所述噴嘴部與出氣孔采用錐面對(duì)中，當(dāng)噴嘴部外表面完全頂死出氣孔的圓孔時(shí)，保持對(duì)中，使用時(shí)，需要輕微反擰下進(jìn)液噴頭座的螺紋使得出氣孔暢通即可，可實(shí)現(xiàn)快速對(duì)中。
[0010]所述溫度控制部件包括電熱元件、測(cè)溫元件、數(shù)控溫度單元、繼電器。溫控裝置利用電熱元件做發(fā)熱體，測(cè)溫元件將進(jìn)氣孔內(nèi)表面上的溫度電信號(hào)送至數(shù)控溫度單元進(jìn)行分析并向繼電器輸送通斷信號(hào)從而控制電熱元件的工作狀態(tài)。
[0011 ] 本實(shí)用新型使用時(shí)，將接線柱與電源連接，進(jìn)液孔連接外部供液裝置，進(jìn)氣孔連接外部供氣裝置，將外部的收集板與電源負(fù)極并接地。并將收集板放置于噴嘴的正下方。所述進(jìn)液孔連接的供液裝置的溶液槽裝有電紡絲溶液，可調(diào)節(jié)供液裝置的給進(jìn)速度，所述進(jìn)氣孔連接的供氣裝置用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)鞘氣聚焦電紡直寫噴頭的集成固定和操控，可通過溫度控制部件加熱鞘氣有效控制溶劑揮發(fā)，使用錐面和圓孔對(duì)中性好從而使鞘層環(huán)繞氣體均勻的噴射到環(huán)境空氣中，提升射流運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型利用穩(wěn)定鞘層氣流約束電紡直寫射流的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，利用鞘層氣體的約束作用提高射流穩(wěn)定性，在紡絲射流周圍形成穩(wěn)定的層流結(jié)構(gòu)，減低了射流與周圍介質(zhì)的相對(duì)速度，抑制射流不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生。鞘層氣流對(duì)紡絲射流具有拉伸作用，降低了電紡直寫所需要的啟動(dòng)電壓和噴射維持電壓，減少了高電壓、大電荷密度所引發(fā)的干擾提高了射流噴射的穩(wěn)定性；而且稍層氣流的拉伸加速了射流的細(xì)化提高了噴射效率。同時(shí)，鞘層氣流的溫度可控，可控制溶液溶劑的揮發(fā)和射流的細(xì)化從而控制纖維的直徑和形態(tài)結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的噴嘴部和出氣孔完全頂死對(duì)中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的反擰進(jìn)液噴頭座使出氣孔暢通后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]在圖1?3中，各標(biāo)記為:1、進(jìn)液嗔頭座；2、進(jìn)氣箱體；3、連接通孔；4、接線柱；5、進(jìn)液孔；6、進(jìn)氣孔；7、電熱元件；8、繼電器；9、支撐架；10、數(shù)控溫度單元；11、連線孔；12、測(cè)溫元件；13、噴嘴部；14、出氣孔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見圖1?3，本實(shí)用新型實(shí)施例包括進(jìn)液噴頭座1、進(jìn)氣箱體2、接線柱4、電熱元件7、繼電器8、數(shù)控溫度單元10、測(cè)溫元件12。進(jìn)液噴頭座I和進(jìn)氣箱體2均設(shè)有中心通孔，且同軸設(shè)置；進(jìn)液噴頭座I與進(jìn)氣箱體2的中心通孔螺紋連接，進(jìn)液噴頭座I固于進(jìn)氣箱體2的上端面，進(jìn)液噴頭座I下部伸入進(jìn)氣箱體2的中心通孔中，接線柱4設(shè)于進(jìn)液噴頭座I上，進(jìn)液噴頭座I設(shè)有徑向進(jìn)液孔5，進(jìn)液噴頭座I的下端設(shè)有軸向噴嘴部13 ;進(jìn)氣箱體2設(shè)有至少2個(gè)用于與外部安裝的軸向連接通孔3，進(jìn)氣箱體2設(shè)有徑向進(jìn)氣口 6，進(jìn)氣箱體2的下端設(shè)有軸向出氣孔14，進(jìn)氣箱體2設(shè)有用于固定數(shù)控溫度單元10和繼電器8的支撐架9，進(jìn)氣箱體2設(shè)有2個(gè)軸向中空連線孔11，以供與測(cè)溫元件12和電熱元件7連接的導(dǎo)線部分長(zhǎng)度穿設(shè)；進(jìn)氣孔6內(nèi)設(shè)有電熱元件7，進(jìn)氣孔6內(nèi)表面設(shè)有測(cè)溫元件12 ;測(cè)溫元件12與數(shù)控溫度單元10連接，數(shù)控溫度單元10再與繼電器8相連，繼電器8連接電熱元件7，構(gòu)成溫度控制部件。所述噴嘴部13與出氣孔14采用錐面對(duì)中，當(dāng)噴嘴部13外表面完全頂死出氣孔14的圓孔時(shí)，保持對(duì)中，使用時(shí)，需要輕微反擰下螺紋使得出氣孔14暢通即可，從而得到更均勻的氣體流場(chǎng)以保持射流的穩(wěn)定性和噴印定位的準(zhǔn)確性。
[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例的工作原理如下:
[0018]本實(shí)用新型使用時(shí)，將接線柱與電源(在圖中未畫出)連接，進(jìn)液孔連接外部供液裝置(在圖中未畫出)，進(jìn)氣孔連接外部供氣裝置(在圖中未畫出)，將外部的收集板(在圖中未畫出)與電源負(fù)極并接地。并將收集板放置于噴嘴的正下方。所述進(jìn)液孔連接的供液裝置的溶液槽裝有電紡絲溶液，可調(diào)節(jié)供液裝置的給進(jìn)速度，所述進(jìn)氣孔連接的供氣裝置用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力。
[0019]進(jìn)液噴頭座I與進(jìn)氣箱體2通過螺紋連接；噴嘴部13與出氣孔14采用錐面對(duì)中，使用時(shí)，先完全頂死出氣孔后輕微反擰下螺紋使得出氣孔14暢通即可，從而得到更均勻的氣體流場(chǎng)以保持射流的穩(wěn)定性和噴印定位的準(zhǔn)確性；通孔3用于固定整個(gè)噴頭裝置；接線柱4與進(jìn)液噴頭座I螺紋連接固定，作為引出電極；進(jìn)液孔5連接外部供液裝置，通過供液裝置來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)時(shí)供液速度，進(jìn)氣孔6連接外部供氣裝置，通過供氣裝置來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)時(shí)氣體壓力；電熱元件7置于進(jìn)氣孔6內(nèi)，測(cè)溫元件12置于進(jìn)氣孔6內(nèi)表面，測(cè)溫元件12通過中空連線孔11與數(shù)控溫度單元10導(dǎo)線連接，數(shù)控溫度單元10再與繼電器8相連，繼電器8連接電熱元件7，構(gòu)成溫度控制部件，通過溫度控制部件調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)時(shí)鞘氣溫度。
[0020]本實(shí)用新型通過噴嘴部13與出氣孔14采用錐面對(duì)中來(lái)調(diào)整噴頭的同軸度，進(jìn)液孔5外部連接的供液裝置調(diào)節(jié)電紡時(shí)供液速度，進(jìn)氣孔6連接的供氣裝置調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)時(shí)供氣氣體壓力，進(jìn)氣孔6內(nèi)的電熱元件7和測(cè)溫元件12外部連接的控溫度單元10與繼電器8構(gòu)成的溫度控制部件調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)時(shí)鞘氣溫度，接線柱8連接的高壓電源調(diào)節(jié)電紡時(shí)的電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置，其特征在于設(shè)有進(jìn)液噴頭座、進(jìn)氣箱體、接線柱、電熱元件、繼電器、數(shù)控溫度單元、測(cè)溫元件；所述進(jìn)液噴頭座和進(jìn)氣箱體均設(shè)有中心通孔，且同軸設(shè)置；進(jìn)液噴頭座與進(jìn)氣箱體的中心通孔螺紋連接，進(jìn)液噴頭座固于進(jìn)氣箱體的上端面，進(jìn)液噴頭座下部伸入進(jìn)氣箱體的中心通孔中，接線柱設(shè)于進(jìn)液噴頭座上，進(jìn)液噴頭座設(shè)有徑向進(jìn)液孔，進(jìn)液噴頭座的下端設(shè)有軸向噴嘴部；進(jìn)氣箱體設(shè)有至少2個(gè)用于與外部安裝的軸向連接通孔，進(jìn)氣箱體設(shè)有徑向進(jìn)氣口，進(jìn)氣箱體的下端設(shè)有軸向出氣孔，進(jìn)氣箱體設(shè)有用于固定數(shù)控溫度單元和繼電器的支撐架，進(jìn)氣箱體設(shè)有2個(gè)軸向中空連線孔，以供與測(cè)溫元件和電熱元件連接的導(dǎo)線部分長(zhǎng)度穿設(shè)；進(jìn)氣孔內(nèi)設(shè)有電熱元件，進(jìn)氣孔內(nèi)表面設(shè)有測(cè)溫元件；測(cè)溫元件與數(shù)控溫度單元連接，數(shù)控溫度單元再與繼電器相連，繼電器連接電熱元件，構(gòu)成溫度控制部件。
2.如權(quán)利要求1所述一種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置，其特征在于所述噴嘴部外表面設(shè)有10°?30°的錐度。
3.如權(quán)利要求1所述一種鞘層氣體可加熱式聚焦電紡直寫噴頭裝置，其特征在于所述進(jìn)氣箱體的出氣孔的內(nèi)孔為圓孔。
【文檔編號(hào)】D01D4/02GK203498511SQ201320642150
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】鄭高峰, 何廣奇, 黃偉偉, 王偉, 莊明鳳, 余兆杰 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)