CN107164810B - 纳米界面材料的制备装置 - Google Patents
纳米界面材料的制备装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107164810B CN107164810B CN201710627896.XA CN201710627896A CN107164810B CN 107164810 B CN107164810 B CN 107164810B CN 201710627896 A CN201710627896 A CN 201710627896A CN 107164810 B CN107164810 B CN 107164810B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diameter end
- nano
- stepped groove
- small
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 23
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 14
- 238000001802 infusion Methods 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011232 storage material Substances 0.000 abstract 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米界面材料的制备装置，包括：气泡生成装置、Laval管、输气机构、阶梯槽、喷嘴；所述Laval管包括收缩部和扩张部，所述收缩部的小口径端与所述扩张部的小口径端连通；所述输气机构与所述收缩部的大口径端连通，用于向所述Laval管输入气体；所述阶梯槽的大口径端与所述储料器连通，用于接收所述气泡生成装置输出的气泡；所述阶梯槽的小口径端通过靠近于所述扩张部的小口径端的通孔与所述收缩部连通；所述Laval管设置在所述喷嘴内。本申请中纳米界面材料的制备装置具有常温操作、操作简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气泡纺领域，尤其涉及一种纳米界面材料的制备装置。
背景技术
纳米纤维因为具有比表面积大、质量轻、粒子尺寸小等优点，用纳米纤维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有毒物质；将纳米纤维植入织物表面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污。因此被广泛应用到航空、军用、组织、医疗、过滤等领域。
目前制备纳米纤维的方法有多喷头静电纺、同轴静电纺、气泡纺丝等，但静电纺丝过程中存在溶液易挥发、针头堵塞、产量低等问题。
传统的气流气泡纺制备可以在无静电的条件下完成纺丝过程，避免了由于高压静电而产生的静电污染；同时还可把静电作为辅助装置，对气泡进行预拉伸，再在气流作用下完成纺丝过程。另外旋转气流可以将多股射流进行加捻，有望用一步成纱法制备出纳米纱。而静电辅助气流气泡纺可以在静电和气流场的共同作用下提高产量和产品性能。
传统的气流气泡纺主要通过单种溶液的单一气泡纺丝，没有气泡与其他功能母粒或气流或气泡的界面作用，这样就大大限制了它的应用等。
但是，仍然需要一种生产效率更高、操作简单的纳米界面材料装置。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米界面材料的制备装置，其能生产效率更高、操作简单。
本发明的具体技术方案是：
本申请公开了
一种纳米界面材料的制备装置，包括：气泡生成装置、Laval管、输气机构、储料器、阶梯槽、喷嘴；所述储料器和所述阶梯槽位于所述喷嘴内；所述Laval管包括收缩部和扩张部，所述收缩部的小口径端与所述扩张部的小口径端连通；所述输气机构与所述收缩部的大口径端连通，用于向所述Laval管输入气体；所述阶梯槽的大口径端与所述储料器连通，用于接收所述气泡生成装置输出的气泡；所述阶梯槽的小口径端通过靠近于所述扩张部的小口径端的通孔与所述收缩部连通；所述Laval管设置在所述喷嘴内。
优选地，所述收缩部位于所述扩张部的正下方，所述储料器和所述阶梯槽位于所述喷嘴内。
优选地，所述气泡生成装置包括储料器，所述储料器内设置有纺丝液和热空气。
优选地，所述纳米界面材料的制备装置包括用于向所述储料器输入气体的气体输入机构和/或向所述储料器输入液体的液体输入装置。
优选地，所述液体输入装置包括供液池、分别与所述供液池和所述储料器连通的输液泵，所述供液池的上方密封。
优选地，所述储料器的数量在1至100个之间。
优选地，所述输气机构包括气泵、用于将所述气泵和所述扩张部的大口径端连通的第二气管，所述第二气管的内径在1mm-1000mm之间。
优选地，包括与所述喷嘴相对设置的接收板，所述接收板为平板式的或滚筒式的。
优选地，所述阶梯槽的台阶数量在1至100个之间，每个台阶的高度在1cm-100cm之间，所述阶梯槽的台阶高度自其大口径端向其小口径端逐渐变小。
优选地，所述纳米界面材料的制备装置包括电源电压装置，所述电源电压装置的正极可以与所述喷嘴或者储料器电性连接，所述电源电压装置的负极接地。
本发明采用上述结构可以具有以下优点：
1.纳米界面材料的制备装置具有常温操作、操作简单等优点；
2.阶梯槽减小了多气泡间相互影响的问题，便于气泡与功能母粒或热空气或气泡在Laval管口产生界面作用，从而更方便制备纳米界面材料；
3.供液池不断向储料器供液，保证连续纺丝。
4.储料器及Laval管内气流稳定，纺出的纳米纤维更均匀。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本申请实施例中的纳米界面材料的制备装置的结构示意图；
图2为材料进入该纳米界面材料的制备过程示意图。
以上附图的附图标记：1-供液池、2-输液泵、3-喷嘴、4-气泵、51-第一气管、52-第二气管；6-Laval管、7-储料器、8-纳米纤维、9-阶梯槽、10-气泡、11-纺丝液、12-接收板。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
本申请实施例中公开了一种纳米界面材料的制备装置，包括：气泡生成装置、Laval管6、输气机构、阶梯槽9、喷嘴3；所述Laval管6包括收缩部和扩张部，所述收缩部的小口径端与所述扩张部的小口径端连通；所述输气机构与所述收缩部的大口径端连通，用于向所述Laval管6输入气体；所述阶梯槽9的大口径端与所述储料器7连通，用于接收所述气泡生成装置输出的气泡10；所述阶梯槽9的小口径端通过靠近于所述扩张部的小口径端的通孔与所述收缩部连通；所述Laval管6设置在所述喷嘴3内。
在本实施方式中，所述气泡生成装置包括位于所述喷嘴3内的储料器7，所述储料器7内设置有用于生成气泡的纺丝液和热空气；用于向所述储料器7输入气体的气体输入机构；用于向所述储料器输入气体的气体输入机构。所述流体输入机构包括供液池1、分别与所述供液池1和所述储料器7连通的输液泵2。所述供液池1内存储有纺丝液11。位于喷嘴3外的供液池1通过位于所述喷嘴3外输液泵2将纺丝液11输送至储料器7里。优选地，供液池1的上方保持密封状态，以减小纺丝液11的挥发。
所述气体输入机构包括气泵4、用于将所述气泵4和所述储料器7的下部连通的第一气管51、所述第一气管51的内径在1mm-1000mm之间。
储料器7内的纺丝液11受到热空气的气流后，会在储料器7的内部产生许多气泡10，最后在储料器7的端口(图中上部)产生气泡10。在本实施方式中，所述储料器7为两个。当然的，在其他可选的实施方式中，所述储料器7的数量可以根据需要设置，例如可以在1至100个之间。在本实施方式中，所述储料器7为两个，从而使得纺丝效率大大提高。
在其他可选的实施方式中，储料器7内还可以设置有纺丝溶液、纺丝溶剂、热空气或用于使生产出的纳米纤维具有特殊功能的功能母粒等。特别的，在不同的储料器7内可以设置有多种不同的物料，由此可以根据实际需要生产出种或异种气泡的碎片交界，经过气流和/或电压的牵伸，最终形成复合纳米纤维。
在本实施方式中，所述输气机构与所述气体输入机构共用同一个气泵4，该气泵4通过第二气管52和所述扩张部的大口径端连通，所述第二气管52的内径在1mm-1000mm之间。由于向各个所述储料器7以及所述Laval管6输出气体为同一个气泵4，这样使得储料器7内部的纺丝液11受到的气流稳定。所述输气机构还可以包括压力调节阀和/或流量调节阀。
所述阶梯槽9的大口径端与所述储料器7连通。所述阶梯槽9的小口径端与所述Laval管6的通孔连通。且，该通孔设置在所述扩张部靠近于所述收缩部处。在所述储料器7的端口形成的气泡10经过阶梯槽9的台阶的作用，最后成为一层超薄超小的气泡膜。在一个可选的实施方式中，所述阶梯槽9的台阶数量可以根据实际需要设定，例如可以在1至100个之间。每个台阶的高度也可以根据实际需要设定，例如可以在1cm-100cm之间。所述阶梯槽的台阶高度自其大口径端向其小口径端逐渐变小。
在本实施方式中，Laval管6的所述收缩部的小口径端与所述扩张部的小口径端连通；所述输气机构与所述收缩部的大口径端连通。Laval管6由两个锥形管构成，其中一个为收缩部，另一个为扩张部。所述收缩部位于所述扩张部的正下方。在压力作用下，流体经过喷管向后运动，进入Laval管6的收缩部。在这一阶段，遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流不断加速。当到达窄喉时，流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。Laval管6实际上起到了一个"流速增大器"的作用。
经过Laval管6的气流作用后，由所述阶梯槽9生成的气泡膜会在Laval管6的上端口被拉伸成为纳米纤维8。
优选地，纳米界面材料的制备装置还可以包括接收板12，以接收纳米纤维8。其中接收板12可以是平板也可以是滚筒式的。
优选地，所述气流气泡纺装置还可以包括电源电压装置，所述电源电压装置的正极可以与所述喷嘴或者储料器(所述喷嘴或者储料器由导电材质制成，例如铝合金或不锈钢等)相电性连接，所述电源电压装置的负极接地，以使纺丝液导电或为了更容易形成泰勒锥，从而更易纺成纳米纤维。
优选地，所述Laval管6可以为可调式Laval管，即，所述Laval管6的尺寸可以根据需要进行调整。
参照图2所示，图中示出了纳米界面材料制备过程示意图，图中示出了在Laval管以及电源电压装置的作用下，气泡受所述Laval管6的气流或静电的牵伸作用下逐渐破碎最后成型。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种纳米界面材料的制备装置，其特征在于，包括：气泡生成装置、Laval管、输气机构、储料器、阶梯槽、喷嘴；所述储料器和所述阶梯槽位于所述喷嘴内；所述Laval管包括收缩部和扩张部，所述收缩部的小口径端与所述扩张部的小口径端连通；所述输气机构与所述收缩部的大口径端连通，用于向所述Laval管输入气体；所述阶梯槽的大口径端与所述储料器连通，用于接收所述气泡生成装置输出的气泡；所述阶梯槽的小口径端通过靠近于所述扩张部的小口径端的通孔与所述收缩部连通；所述Laval管设置在所述喷嘴内；
所述收缩部位于所述扩张部的正下方；
所述阶梯槽的台阶数量在1至100个之间，每个台阶的高度在1cm-100cm之间，所述阶梯槽的台阶高度自其大口径端向其小口径端逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的纳米界面材料的制备装置，其特征在于，所述气泡生成装置包括储料器，所述储料器内设置有用于生成气泡的纺丝液和热空气。
3.根据权利要求2所述的纳米界面材料的制备装置，其特征在于，所述纳米界面材料的制备装置包括用于向所述储料器输入气体的气体输入机构和/或用于向所述储料器输入液体的液体输入装置。
4.根据权利要求3所述的纳米界面材料的制备装置，其特征在于，所述液体输入装置包括供液池、分别与所述供液池和所述储料器连通的输液泵，所述供液池的上方密封。
5.据权利要求2所述的纳米界面材料的制备装置，其特征在于，所述储料器的数量在1至100个之间。
6.根据权利要求1所述的纳米界面材料的制备装置，其特征在于，所述输气机构包括气泵、用于将所述气泵和所述扩张部的大口径端连通的第二气管，所述第二气管的内径在1mm-1000mm之间。
7.根据权利要求1所述的纳米界面材料的制备装置，其特征在于，包括与所述喷嘴相对设置的接收板，所述接收板为平板式的或滚筒式的。
8.根据权利要求1所述的纳米界面材料的制备装置，其特征在于，所述纳米界面材料的制备装置包括电源电压装置，所述电源电压装置的正极与所述喷嘴或者储料器电性连接，所述电源电压装置的负极接地。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710627896.XA CN107164810B (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 纳米界面材料的制备装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710627896.XA CN107164810B (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 纳米界面材料的制备装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107164810A CN107164810A (zh) | 2017-09-15 |
| CN107164810B true CN107164810B (zh) | 2019-06-28 |
Family
ID=59817548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710627896.XA Active CN107164810B (zh) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | 纳米界面材料的制备装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107164810B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107675275B (zh) * | 2017-11-17 | 2020-11-03 | 苏州大学 | 二维超薄材料及其制备方法 |
| CN110725016A (zh) * | 2019-09-04 | 2020-01-24 | 青岛大学 | 一种双极静电纺丝系统及方法 |
| CN112316567B (zh) * | 2020-10-19 | 2022-07-22 | 江苏大学 | 一种纳米纤维过滤薄膜及其制备方法和装置 |
| CN112380791A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-19 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种气泡纺纳米纤维生产中气泡可控性研究方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5804175B1 (ja) * | 2014-11-19 | 2015-11-04 | 有限会社神野工業 | 微細気泡発生装置 |
| CN105063771B (zh) * | 2015-07-22 | 2017-12-26 | 苏州大学 | 一种气流气泡纺丝装置 |
| CN105734698A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-07-06 | 苏州大学 | 一种超音速气泡纺丝装置 |
-
2017
- 2017-07-28 CN CN201710627896.XA patent/CN107164810B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107164810A (zh) | 2017-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107164810B (zh) | 纳米界面材料的制备装置 | |
| CN103147138A (zh) | 一种借助双层气体加强聚焦功能的电纺直写喷印装置 | |
| CN103382625A (zh) | 纳米薄膜的制备方法 | |
| CN105671656B (zh) | 一种气流气泡纺丝装置 | |
| Zheng et al. | Multinozzle high efficiency electrospinning with the constraint of sheath gas | |
| He et al. | Bubbfil spinning for fabrication of PVA nanofibers | |
| CN113913954B (zh) | 一种基于溶液雾化和静电-气流接替牵伸的极细纳米纤维制备装置及方法 | |
| CN105624806B (zh) | 一种制备复合纤维材料的气泡静电纺丝系统 | |
| CN108411383A (zh) | 一种多孔球形静电纺丝喷头及其纺丝方法 | |
| CN105063771B (zh) | 一种气流气泡纺丝装置 | |
| CN106835305A (zh) | 一种气泡液膜纺丝装置 | |
| CN108660522A (zh) | 毛细管静电纺丝装置及纺丝方法 | |
| CN109735904A (zh) | 球切面自由液面纺丝方法 | |
| CN110055599A (zh) | 一种有序控制纳米纤维分子排序的纺丝装置及方法 | |
| CN210085634U (zh) | 球切面气泡纺丝装置 | |
| CN103074569A (zh) | 大气辉光放电低温等离子体镀膜装置 | |
| CN105734698A (zh) | 一种超音速气泡纺丝装置 | |
| CN206157282U (zh) | 一种功能纳米线的制备装置 | |
| CN105780154B (zh) | 喷枪式气泡纺丝装置及气泡纺丝工艺 | |
| CN103484956B (zh) | 电纺纳米纤维气浮传输收集装置 | |
| CN205741330U (zh) | 一种气流气泡纺丝装置 | |
| CN205741309U (zh) | 一种超音速气泡纺丝装置 | |
| CN204625861U (zh) | 一种混合超临界气体的熔体静电纺丝装置 | |
| CN205099796U (zh) | 一种气泡静电纺丝装置 | |
| CN102534821A (zh) | 一种基于静电纺丝技术的纳米材料连续式生产装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |