[发明专利]一种锥形微纳光纤制备装置及制备方法

权利要求书

1.一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：包括光纤夹具、料管、定位板、气动装置、环形电极、电极板和高压电源，光纤夹具设置于料管上方，棒形光纤设置于料管内，所述棒形光纤顶端伸出料管顶部，所述棒形光纤顶端通过光纤夹具夹持固定，定位板嵌设于料管内壁，所述定位板中心开设有供棒形光纤通过的通孔，所述棒形光纤穿过该通孔并与定位板固定连接，所述料管底部连接有管口，所述棒形光纤底端伸出管口，所述料管位于定位板的上方开设有气孔，所述气动装置通过气孔与料管相连通，所述定位板上分布有多个流体通孔，所述环形电极设置在管口下方，所述电极板设置在环形电极下方，所述环形电极和电极板均与高压电源电性连接，所述管口接地，所述管口与电极板之间形成强电场，该强电场用于拉伸悬挂在棒形光纤末端的光纤原料液滴，光纤原料在电场力的作用下在棒形光纤末端形成腰部直径为微纳级别、带有腰椎的微纳光纤，其腰椎部分就是锥形微纳光纤。

2.根据权利要求1所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：所述棒形光纤和料管同轴配合，所述定位板与料管内壁过盈配合连接，所述棒形光纤与定位板通孔过盈配合连接。

3.根据权利要求1所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：所述环形电极包括多个环形电极，多个环形电极从上至下依次排列在管口下方，形成多层环形电极。

4.根据权利要求3所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：所述环形电极的个数为1-5个，每一环形电极均与高压电源电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：还包括料管端盖，所述料管端盖横截面为π形，其下部与料管内壁过盈配合固定连接，其上部与料管上端沿紧密配合。

6.根据权利要求1所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：棒形光纤末端伸出料管管口的长度范围为5mm~10mm。

7.根据权利要求1所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：棒形光纤末端与管口之间的径向间隙为50~500μm。

8.根据权利要求1所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：料管管口内径优选210~1500μm。

9.根据权利要求1所述的一种锥形微纳光纤制备装置，其特征在于：相邻环形电极之间的竖直距离为1cm~3cm，最底层环形电极与电极板之间的竖直距离为1cm~3cm。

10.一种新型的锥形微纳光纤制备方法，适用于上述装置，包括以下步骤：

步骤1：将光纤原料灌入料管内，盖好料管端盖，保证料管内部的气密性；

步骤2：开启气动装置，并控制气动装置的气压值范围为0.1~1MPa，在背气压的推动作用下，光纤原料向料管管口供应，料管管口处的棒形光纤末端出现悬挂液滴；

步骤3：开启高压电源，控制高压电源对电极板的电压输出值为1kV~60 kV，控制高压电源从下至上对各层环形电极的输出电压值为1 kV ~50 kV，此时棒形光纤末端的液滴在静电场作用下被拉伸成腰部直径为微纳级别、带有腰椎的微纳光纤，其腰椎部分就是锥形微纳光纤；

并控制高压电源从下至上对各层环形电极的输出电压逐渐递减，且最底层环形电极的电势低于电极板的电势，从而得到从电极板到各层环形电极再到管口的电势逐渐下降的顺势电场；

步骤4：将制备好的微纳光纤从装置中取出，使用光纤切割刀按照需要选择性地将部分的棒状光纤、微纳光纤切除，余下即是锥形微纳光纤。