[实用新型]球形电极单元及球形电极阵列组

说明书

一种球形电极单元，其包括至少一个可导电的球形电极部和溶液储存器，所述溶液储存器腔内底壁至少设置有一个圆口坑位，供液管通向圆口坑位底壁的非中心部位；球形电极部一一配对地置于圆口坑位且表面贴合圆口坑位的圆口沿，使各球形电极部的等高地外露于圆口坑位，且外露高度为球形电极部直径的二分之一到六分之五；溶液储存器腔内设置有与球形电极部不直接接触的静电高压接口。通过各球形电极单元等间距地呈行列设置和/或与相邻行列之间呈次第插空交错排布设置可形成的球形电极阵列组。通过该新型的球形电极单元，及组合形成的球形电极阵列组，解决了目前现有纺丝电极存在的纺丝方向受限、纺丝不均匀、纺丝效率低、设备清洁难度大的技术问题。

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝设备领域，具体涉及一种球形电极，及由若干球形电极单元排布设置的球形电极阵列组。

背景技术

静电纺丝(electrostatic spinning),是一种利用高分子聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺，在外加电场作用下, 受表面张力作用而保持在电极处的高分子聚合物液滴在电场诱导下表面聚集电荷,在外部施与高分子聚合物液滴表面张力方向相反的电场力并超过临界值时，电场力会克服液体的表面张力而从高分子聚合物液滴形成的泰勒锥(Taylorcone)中喷出；由于高分子聚合物喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳, 产生频率极高的不规则性螺旋运动。在高速震荡中, 高分子聚合物喷射流被迅速拉细, 高分子聚合物中的溶剂成分也迅速挥发, 最终形成直径在纳米级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成静电纺丝材料。目前已利用此项技术，基于不同形态的电极种类、不同种类和浓度的高分子聚合物、不同电压强度、不同的高分子聚合物喷射流接收距离、不同的接收材料等设备、技术、材料因素的利用和改进，目前已开发出纤维直径由几纳米到数百纳米范围内近百种不同的聚合物纳米纤维、无机物复合纳米纤维及无机纳米纤维的制备，并已经在光电子、传感器和生物科学领域得到广泛的运用，具备巨大的发展潜力和市场前景。

由于大多数的高分子聚合物溶液或熔体中，所具备的溶剂具有较强的挥发性，在静电纺丝的工序中，容易造成在管路、喷丝头的堵塞，一旦堵塞则必须停机进行疏通清洗，并且清洗较为困难，影响工作效率。这种情况尤其在空心针式、喷头式纺丝电极时常有所发生：如ZL201010287559.9一种多排型静电纺丝喷头，或如ZL201310653343.3一种多喷头静电纺丝装置的中国发明专利公开的技术中，均或多或少会产生此类状况；

另外有一类回转式纺丝电极，其通过利用电机驱动呈弹簧状的电极进行自转，如ZL201720499004.9一种滚珠丝杠式静电纺丝发生装置，或如ZL201621139940.X一种高效制备纳米纤维的装置的中国实用新型专利，又如中国发明专利申请CN202010238507.6中公开的齿轮夹角式无针静电纺丝头部分，其均需要额外采用电机作为驱动单元，并且每个电极的清洗同样具有较大的不便。

另外有一类往复刷式纺丝电极，其通过往复移动的给液机构，为丝状电极涂抹高分子聚合物溶液或熔体，如ZL201310646807.8一种无针头式静电纺丝装置的中国发明专利，但由于此类设备的给液机构在往复移动过程中，存在往复移动两端高分子聚合物喷射流释放不均匀，并且生产效率因给液机构的移动速度而有所限制。

并且，上述纺丝电极在进行大批量的生产中，由于部分设备的机械结构限制，而难以利用不同的高分子聚合物溶液或熔体向纺丝电极进行材料供应，进行多材料、多层次的静电纺丝加工生产，这限制了设备的可应用范围。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种球形电极单元，其解决了目前多类纺丝电极存在的纺丝方向受限、纺丝不均匀、纺丝效率低、设备清洁难度大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段加以实施：