[发明专利]一种圆筒式静电纺丝近场直写装置

说明书

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种圆筒式静电纺丝近场直写装置。本发明的圆筒式静电纺丝近场直写装置，包括近场直写纺丝针头、圆筒式接收器、以及高压电源，其中：圆筒式接收器设置在近场直写纺丝针头的下方；高压电源的正极连接近场直写纺丝针头，高压电源的负极连接圆筒式接收器。本发明的圆筒式静电纺丝近场直写装置，接收装置采用圆筒式接收器，增大了可纺面积，实现了更大面积的纳米纤维图案的打印；极大地缩减了可实现大面积纳米纤维图案打印的直写装置占用空间；此外，同时实现了极小间距的纤维精确沉积。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种圆筒式静电纺丝近场直写装置。

背景技术

静电纺丝技术是一种制备微米/纳米纤维最简单、方便的方法，首先由Formhals于1934年提出。随后，利用静电纺丝技术制备聚合物纳米纤维的研究开始广受关注。在该项研究之初，还只是利用静电纺丝技术形成无序的纳米纤维。直到2006年，孙道恒等人提出了近场直写技术，利用短暂的稳定射流实现了单根纤维的精确沉积，为直写微加工领域开拓了新的方法。

3D打印技术是一种通过逐层打印来构建实体的快速成型技术。市面上的常见3D打印设备----熔融沉积模式3D打印机，无需昂贵的激光设备，打印材料价格低廉，总体性价比高。其打印原理是将热熔性材料在喷头处加热后挤出，再通过逐层堆叠的方式实现物体的构造。但由于受到喷头直径的限制，原材料挤出后在形成纤维过程中受到膨胀效应的作用，造成纤维直径通常比喷头直径粗，导致以此纤维堆叠而成的三维实体的精细度较差，不能满足微纳结构的打印要求。因此，基于近场直写技术的3D打印技术就受到了广泛的关注。该技术利用近场直写技术制备连续的微米/纳米纤维，结合有序的纤维堆叠，实现高精度的三维结构，将3D打印技术的应用拓展至更为宽广的领域。

然而目前广泛用于近场直写技术的接收板通常为一个平面式的导电玻璃或者半导体硅片，同时接收板的运动控制需是平面上的XY轴运动，因此这类接收板及运动控制将导致极大的可纺面积限制，无法实现大面积纳米纤维图案的打印。而且，平面接收板普遍存在着，当相邻两纤维需要极小间距排列时，新形成的纤维更倾向于重复沉积在已有纤维上的问题，存在无法精确沉积的缺陷；具体的是由于，已沉积在接收板上的纤维会影响针头与接收板平面的电场分布，引起针头与已沉积纤维间的电场力大于针头与接收板上预期沉积位置间的电场力，从而使得新形成的纤维重复沉积在已有的纤维上。因此，很有必要对现有技术的静电纺丝直写装置进行结构改进，来解决现有技术中所存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆筒式静电纺丝近场直写装置，接收装置采用圆筒式接收器，增大了可纺面积，且缩减了装置占用空间；此外，利用圆筒式接收器几何外形而产生了针头与接收板上预期沉积位置的空间位置优势，实现极小间距的纤维精确沉积。

为了实现上述目的，本发明提供了一种圆筒式静电纺丝近场直写装置，其特征在于，包括近场直写纺丝针头、圆筒式接收器、以及高压电源，其中：圆筒式接收器设置在近场直写纺丝针头的下方，近场直写纺丝针头向圆筒式接收器的圆周面打印纳米纤维图案；高压电源的正极连接近场直写纺丝针头，高压电源的负极连接圆筒式接收器。

进一步的，圆筒式接收器包括筒体外壳、绝缘支架、连接转轴、以及驱动电机，其中：筒体外壳与高压电源的负极连接；绝缘支架为十字形支架，绝缘支架布置在筒体外壳内部且绝缘支架的十字交叉点位于筒体外壳轴线上，绝缘支架的端部均与筒体外壳连接支撑所述筒体外壳，绝缘支架的十字交叉处沿绝缘支架轴向设置有通孔；连接转轴沿通孔贯穿绝缘支架，且连接转轴通过绝缘支架带动筒体外壳旋转；驱动电机通过驱动连接转轴带动筒体外壳转动。

进一步的，连接转轴第一端通过轴套连接驱动电机输出端，并且轴套为绝缘轴套。

进一步的，连接转轴第二端与高压电源负极电连接；筒体外壳与连接转轴电连接。

进一步的，筒体外壳靠近连接转轴第二端的端部设置有电接收基底固定夹件，筒体外壳通过电接收基底固定夹件与连接转轴电连接。