一種手持式納米顆粒噴射裝置的製作方法
2023-04-25 19:39:51
本發明涉及靜電紡絲設備技術領域，具體涉及一種手持式納米顆粒噴射裝置。
背景技術：
靜電紡絲是一種直接、連續製備聚合物纖維的方法。靜電紡絲以其製造裝置簡單、紡絲成本低、可用的紡絲材料多、工藝可控等優點，成為了製備納米纖維材料的主要方法之一。靜電紡絲具有設備簡單、操作方便、材料適用性強、可噴印溶液粘度高等優點，因而在近些年得到了迅猛的發展。靜電紡絲通過施加靜電高壓作為紡絲溶液拉伸噴射的動力，靜電紡絲過程黏彈性溶液在外電場的作用下發生形變產生泰勒錐，並誘使溶液從泰勒錐尖射出。
目前應用於靜電紡絲生產或研究的靜電紡絲設備主要可以分為單根纖維直寫與批量纖維生產兩種，單根纖維直寫關注點在於纖維的精確定位與沉積批量纖維製備主要關注纖維的較大面積應用。但是靜電紡絲裝備由多種儀器或部件組合在一起使用，使用過程中調節參數多且繁雜，不易便攜。隨著靜電紡絲的運用範圍擴大，便攜簡易產生纖維的靜電紡絲裝置必然要適應需求。如在野外作業、設備噴塗、課堂教學、收集板為絕緣物體等領域需要便攜、易產生纖維的靜電紡絲裝置。
而現有技術列舉的幾類手持式靜電紡絲裝置，其結構在靜電紡絲過程中容易造成噴頭堵塞，且由於採用的電壓不穩定，所以導致整個紡絲距離較短，纖維產率較低，實用性差。
技術實現要素：
為此，需要提供一種手持式納米顆粒噴射裝置，纖維噴射均勻，紡絲效率高，紡絲距離長，纖維產率高，實用性強。
為實現上述目的，本發明提供了手持式納米顆粒噴射裝置，包括絕緣腔體，所述絕緣腔體頂部設有金屬板，所述絕緣腔體上端部橫穿設有一導向氣管，所述導向氣管一端與高壓氣管相連，所述導向氣管位於絕緣腔體內的部分設有一空隙，所述導向氣管另一端與納米顆粒噴嘴相連，所述絕緣腔體內設有溶液槽用於存放紡絲溶液，所述溶液槽為嵌套設置在絕緣腔體的封閉殼體，所述封閉殼體能相對絕緣腔體內壁上下移動，所述封閉殼體頂部開設有靜電噴霧噴嘴，所述封閉殼體底部為一擋板，擋板下設置有電動推拉杆，所述電動推拉杆推動擋板上下移動，從而實現封閉殼體沿絕緣腔體內壁上下移動，所述溶液槽側壁通過高壓電源線與外部高壓電源電連接，所述絕緣腔體外側壁設置有把手，所述把手上設有電動推拉杆開關，用於啟動或關閉電動推拉杆。
進一步的，所述金屬板距離導向氣管10釐米。
進一步的，所述導向氣管中的空隙位於導向氣管的中部區域，且該間隙的軸向距離為5釐米。
進一步的，所述導向氣管靠近空隙的兩端分別設有支撐柱，所述支撐柱底部與封閉殼體頂部連接，所述支撐柱採用玻璃纖維管制作而成，其支撐柱的直徑≤5mm，這種直徑的設置不會對紡絲噴液的噴射方向造成影響，又具有良好的韌性及支撐力度。
進一步的，所述靜電噴霧噴嘴的周圍設有塑料絕緣外殼。
區別於現有技術，上述技術方案的有益效果如下：
本發明通過對整個手持式靜電方式裝置結構的改進，設置了能相對絕緣腔體上下移動的溶液槽，且在溶液槽底部設置一電動推拉杆，在電動推拉杆的推動作用下，推動溶液槽上下運動，進而溶液槽的溶液也隨之運動，在靜電噴霧噴嘴處形成液滴，在高壓電場的作用下，朝金屬板方向噴射帶電的霧化納米顆粒，高壓氣管接通高壓氣體，在有空隙的導向氣管的空隙處存在壓差，帶動納米顆粒向納米顆粒噴嘴方向運動，最終納米顆粒從納米顆粒噴嘴處噴射出來。本發明提高了噴霧沉積的效率。
附圖說明
圖1為本實施例1的結構示意圖。
圖2為本實施例2的結構示意圖。
附圖標記說明：1絕緣腔體、2金屬板、3導向氣管、4納米顆粒噴嘴、5靜電噴霧噴嘴、6溶液槽、7高壓電源線、8電動推拉杆、9電動推拉杆開關、10手把、11高壓氣管、12擋板、13支撐柱。
具體實施方式
為詳細說明技術方案的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合具體實施例並配合附圖詳予說明。
實施例1：
請參閱圖1，本實施例1的手持式納米顆粒噴射裝置，包括絕緣腔體1，所述絕緣腔體1可以為腔體高5~15cm；腔體橫截面可以是圓形、橢圓形、長方形或正方形；橫截面直徑、邊長10~20cm。所述絕緣腔體1內頂部設有金屬板2，所述絕緣腔體1內上端部橫穿設有一導向氣管3，所述導向氣管3一端與高壓氣管11相連，所述金屬板距離導向氣管10釐米。所述導向氣管3採用玻璃纖維管，具有較高的機械強度，不易發生變形。導電氣管3位於絕緣腔體1內的部分設有一空隙31，所述導向氣管3中的空隙31位於導向氣管的中部區域，所述空隙31的大小可通過調節導向氣管3在絕緣腔體1內的長度確定。本實施例中，空隙31的軸向距離為設5釐米，可保證納米顆粒順利通過空隙31，並在高壓氣管11輸送的高速氣流的定向推動作用下從納米顆粒噴嘴4高效噴射。所述導向氣管3另一端與納米顆粒噴嘴4相連，所述絕緣腔體1內設有溶液槽6用於存放紡絲溶液，所述溶液槽6為嵌套設置在絕緣腔體1的封閉殼體，所述封閉殼體能相對絕緣腔體1內壁上下移動，所述封閉殼體頂部開設有靜電噴霧噴嘴5，所述封閉殼體底部為一擋板12，擋板12下設置有電動推拉杆8，所述電動推拉杆8推動擋板12上下移動，從而實現封閉殼體沿絕緣腔體1內壁上下移動，所述溶液槽6側壁通過高壓電源線7與外部高壓電源電連接，高壓電源線7帶有插頭，直接與外部高壓電源電連接。所述高壓電源線外接直流高壓電源、脈衝高壓電源或交流高壓電源；直流高壓電源電壓500~50000v可調；脈衝高壓電壓電源電壓值500~20000v可調，供電頻率10~1000hz可調，電壓偏置0~10000v；交流高壓電源輸出電壓波形可以但不限於是方波、正弦波、三角波等，輸出電壓頻率10~1000hz可調，輸出電壓幅值200~10000v可調。所述絕緣腔體1外側壁設置有把手10，所述把手上設有電動推拉杆開關9，用於啟動或關閉電動推拉杆8。
所述靜電噴霧噴嘴5的周圍設有塑料絕緣外殼（未示意）。
本發明的工作原理如下：
本發明通過對整個手持式靜電方式裝置結構的改進，設置了能相對絕緣腔體1上下移動的溶液槽6，且在溶液槽6底部設置一電動推拉杆8，在電動推拉杆8的推動作用下，推動溶液槽6上下運動，進而溶液槽6的溶液也隨之運動，在靜電噴霧噴嘴5處形成液滴，在高壓電場的作用下，朝金屬板2方向噴射帶電的霧化納米顆粒，高壓氣管11接通高壓氣體，在有空隙的導向氣管3的空隙處存在壓差，帶動納米顆粒向納米顆粒噴嘴4方向運動，最終納米顆粒從納米顆粒噴嘴4處噴射出來。
微納顆粒從靜電噴霧噴嘴5處噴射出來後，在靜電場力的作用下將朝金屬板2運動；霧化納米顆粒在朝金屬板2運動的過程中會經過導向氣管3的空隙31；氣管3中的氣流將攜帶霧化後的顆粒進入到氣管的出氣端，將霧化納米顆粒傳送至納米顆粒噴嘴4，完成納米顆粒的定向傳送與噴射。
當溶液槽6溶液從靜電噴霧噴嘴5噴射後，溶液槽6中的溶液減少會產生空隙從而影響了後續溶液的噴射，為了保證噴射的持續穩定，電動推拉杆8推動溶液槽6下部的擋板12向上運動，以保證溶液的供給。電動推拉杆8的作用主要是控制溶液槽6底部擋板的向上或向下運動，霧化噴射時消耗溶液，溶液槽6底部在推拉杆的作用下向上運動以保證溶液持續供給、維持穩定霧化，避免溶液槽6出現真空區域；霧化噴射完成後，電動推拉杆8需要往下拉溶液槽6底部，以便新溶液的注入。霧化噴射時需要電動推拉杆8向上緩慢移動，以維持射流的穩定霧化，電動推拉杆8的移動速度為0.1~10mm/s；電動推拉杆8能夠快速移動，以便溶液的快速注入，移動速度10~50mm/s。
本實施例中的靜電紡絲溶液是採用高分子溶液、生物材料溶液等黏彈性溶液，本發明主要針對生物醫療、生物組織構建、表面修復、器件部件在線修復等領域的應用需求；手持式靜電紡絲的優勢在於可以方便地在指定的位置進行納米纖維的沉積噴印與表面結構成型，可以方便納米纖維在結構修復與表面組織構建方面的應用，提高表面修復的均勻性成與構建的效率，克服了現有靜電紡絲設備移動不便難以實現納米纖維定位沉積控制的目標。
本實施例主要是針對於納米顆粒的可攜式可控噴射覺積，採用了帶有空隙31的氣管3，當靜電霧化納米顆粒噴射經過氣管空隙31時，納米顆粒將被氣體傳輸至納米顆粒噴嘴4處，實現霧化納米顆粒的傳輸；再者，導向氣管3對氣體起到了很的聚集運輸作用，可以控制納米顆粒在沉積過程中被集中於特定區域，從而提高了噴霧沉積的效率。
實施例2：
參考圖2所示，本實施例2的基本結構與實施例1的結構相同，不同之處在於，本實施例2中，所述導向氣管3靠近空隙31的兩端分別設有支撐柱13，所述支撐柱13底部與封閉殼體頂部連接，所述支撐柱13採用玻璃纖維管制作而成，其支撐柱的直徑≤5mm，這種直徑的設置不會對紡絲噴液的噴射方向造成影響，又具有良好的韌性及支撐力度。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括……」或「包含……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。此外，在本文中，「大於」、「小於」、「超過」等理解為不包括本數；「以上」、「以下」、「以內」等理解為包括本數。
儘管已經對上述各實施例進行了描述，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改，所以以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利保護範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍之內。