[发明专利]针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于包括有精密注射泵（1）、X-Y-Z三轴运动平台（10）、绕Y轴转动平台的固定支架（9）、绕Y轴转动平台（8）、绕X轴转动平台（7）、静电纺丝收集器、微电流检测电路（24）、高压直流电源（16），精密注射泵（1）固定在工作台上，推送注射器的推杆（4）在精密注射泵（1）的带动下将注射器储液器（6）里面的溶液从喷头（13）里面挤出或者从外部抽取溶液，且在静电纺丝控制系统（21）的控制下实现静电纺丝过程的溶液进给和往注射器储液器（6）里面补充溶液，用于溶液的喷丝的喷头（13）固定在注射器储液器（6）的末端，静电纺丝收集器固定在绕X轴转动平台（7）上，绕X轴转动平台（7）安装在绕Y轴转动平台（8）上，绕X轴转动平台（7）通过X轴转动驱动电机（11）带动进行绕X轴转动，绕Y轴转动平台（8）安装在绕Y轴转动平台的固定支架（9）上，绕Y轴转动平台（8）通过Y轴转动驱动电机（12）带动进行绕Y轴转动，绕Y轴转动平台的固定支架（9）安装在X-Y-Z三轴运动平台（10）上，用于检测从收集器流出的电流的微电流检测电路（24）安装在从静电纺丝收集器上导出的导线（23）和与大地连接的导线（25）之间，高压直流电源（16）与喷头（13）相连而提供纺丝电场，高压直流电源（16）与用于控制纺丝电压的静电纺丝控制系统（21）相连，精密注射泵（1）与精密注射泵控制器（19）相连，用于注射泵的控制，注射泵控制器（19）与静电纺丝控制系统（21）连接，实现系统对精密注射泵的控制，微电流检测电路（24）与静电纺丝控制系统（21）相连,实现微电流检测的反馈控制。

2.根据权利要求1所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于上述推送注射器的推杆（4）由推板（3）在精密注射泵（1）的驱动电机的驱动带动下顺着导轨（2）滑动。

3.根据权利要求1所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于上述注射器储液器（6）通过精密注射器固定板（5）固定在精密注射泵（1）上。

4.根据权利要求1所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于上述注射器储液器（6）通过注射器压板（14）压紧在注射器固定板（5）上。

5.根据权利要求1所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于上述喷头（13）固定在注射器储液器（6）末端，用于溶液的喷丝，绕X轴转动平台（7）固定在绕Y轴转动平台（8）上，用于收集器的固定。

6.根据权利要求1至5任一项所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于上述X轴转动驱动电机（11）是带编码器电机，绕X轴转动平台（7）通过带编码器电机带动进行绕X轴转动，用于收集板在沿Y轴方向运动时，可以进行绕X轴转动，用于收集板在沿Y轴方向运动时，改变收集器与喷头之间的距离，从而间接改变收集器与喷头间的电压，绕Y轴转动平台（8）安装在绕Y轴转动平台的固定支架（9）上。

7.根据权利要求1至5任一项所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于上述Y轴转动驱动电机（12）是带编码器电机，绕Y轴转动平台（8）在带编码器电机的带动下进行绕Y轴转动，用于收集板在沿X轴方向运动时，改变收集器与喷头之间的距离，从而间接改变收集器与喷头间的电压；

绕Y轴转动平台的固定支架（9）安装在X-Y-Z三轴运动平台（10）上，为收集器在工作过程中提供X-Y-Z方向的运动，实现纳米纤维的形态沉积。

8.根据权利要求1至5任一项所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置，其特征在于上述精密注射泵由电机驱动能实现正反转，且能随时启停。

9.一种针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

1）启动微电流检测电路，启动静电纺丝系统，X-Y-Z运动平台开始运动，溶液在电场作用下，在喷头尖端形成泰勒锥；

2）收集板平台在绕X或Y轴转动平台的作用下，转动一个角度，使得收集板在运动过程中与喷头间的距离不断减小，如收集板相对于喷头在Y方向运动，则系统控制绕X轴转动电机带动绕X轴转动平台转动一个角度，使得收集器在运动过程中与喷头间的距离越来越小，从而不断增大喷头与收集器之间的电场，使得初始射流在纺丝初始状态难于进入稳定状态的情况得到改变。

10.根据权利要求1所述的针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置的控制方法，其特征在于上述步骤2）的过程中，微电流检测电路及时检测收集器输出电流情况，当微电流检测电路检测到持续电流时，即射流已经进入稳定状态，X轴转动驱动电机（11）在系统控制下，将收集器转动回水平状态。