[发明专利]一种集成稳定鞘层气体约束聚焦功能的电纺直写喷头装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电纺直写喷印装置，尤其是涉及一种集成稳定鞘层气体约束聚焦功能的电纺直写喷头装置。

背景技术

基于电液耦合的电纺直写是利用外电场作用于黏弹性溶液，在电场力的作用下黏弹性溶液变形获得泰勒锥；当电场力继续增强超过溶液表面张力时，便有射流从泰勒锥尖射出；利用稳定直线射流进行微纳结构的有序喷印制备。电纺直写克服了传统电液耦合电液耦合喷印过程射流螺旋、弯曲不稳定运动，利用稳定直线射流进行有序微纳结构的直写制备。直写射流携带电荷从泰勒锥尖射出，受电荷排斥力、不均匀电场力作用将产生鞭动不稳定，从而影响了直写微纳结构的定位精度。

鞘层气体聚焦是射流喷印控制研究新的发展趋势，并开始获得应用。融合气体聚焦和电液耦合喷印已经成为带电射流喷印的一种新方式，吸引了研究者的广泛关注。如B.Wang(Wang,Yao et al.2009)与W.L.Liu(Liu,Yao et al.2009)所在课题组分别将鞘层聚焦气体应用于溶液静电纺丝制备了均匀的PVA、PEI纤细纳米纤维；鞘层聚焦气体应在熔体静电纺丝中的作用更为明显，E.Zhmayev(Zhmayev,Cho et al.2010)等研究发现聚焦气体可使熔体静电纺丝纳米纤维直径减小20倍；A.M.(LopezHerrera et al.2006;Ferrera et al.2011;Li,et al.2011)等通过实验和理论研究证实了鞘层聚焦气体对电液耦合电喷雾具有减小微纳液滴直径、提高均匀性和喷印效率的作用。

电纺直写技术引入气体聚焦，主要利用近场条件下处于层流状态的环绕气体减小喷印过程纺丝射流与空间介质的相对速度，提升射流运动的稳定性；同时鞘气的引入，在电场力的基础上叠加了气体流场的拉伸力，降低了维持射流喷射所需要的施加电压幅值，减少了射流不稳定因素的干扰，为射流精确喷印控制提供了一种新的技术途径。

而开展射流调控机制、微纳结构喷印定位验证性实验研究，探索射流摆动幅值、喷印微纳结构尺寸、定位精度、克服直写螺旋结构所需要的临界速度与气体流速、施加电压、喷头至收集板距离等工艺参数的关系规律等都需要一款综合性能适宜的喷头开展实验研究，使鞘层气体聚焦电纺直写喷头的设计开发已经成为了一个研究热点，如中国专利200710009595.7、201210037687.7中提出了不同的气体聚焦电纺喷印结构，但这些专利中所述喷头各个部件仍是独立分散，使用过程中需要对各个部件进行频繁的拆装、调整，气液出口面相对位置固定、溶液通道为毛细管，内径不可调、不能调节溶液通道与小孔的同轴度，不易于喷头的简化和集成操控。

发明内容

本发明的目的是提供可使鞘层环绕气体均匀地喷射到环境空气中，提升射流运动的稳定性的一种集成稳定鞘层气体约束聚焦功能的电纺直写喷头装置。

本发明设有支撑架、环形活块、进气箱体、进液喷头座、接线柱及喷嘴；

支撑架、环形活块、进气箱体和进液喷头座均设有中心通孔，且同轴设置；环形活块设于支撑架的中心通孔中，进气箱体固于支撑架上端面，进液喷头座固于进气箱体上端面，进液喷头座下部伸入进气箱体和环形活块的中心通孔中，接线柱设于进液喷头座上，调节螺钉径向设于支撑架下部，并面对环形活块外壁；支撑架设有至少2个用于与外部安装的轴向连接通孔，进气箱体设有径向进气口，进液喷头座设有径向进液孔，进液喷头座的下端设有轴向供液接口，喷嘴与所述供液接口固连。

所述支撑架最好环形均布3个调节螺钉。

所述供液接口最好设有1°～2°的锥度。

所述喷嘴与供液接口固连，最好是喷嘴与供液接口螺接。