一种微型自动化静电喷丝笔
技术领域
本实用新型属于静电纺丝技术领域，尤其涉及一种微型自动化静电喷丝笔。
背景技术
静电纺丝是一种制备一维微纳米纤维的方法，近几年受到人们的广泛关注和研究，但由于传统的静电纺丝设备体积庞大，无法灵活移动，在很多地方限制了静电纺丝的应用。
近年来，便携式静电纺丝装置逐渐成为了一个发展方向，比如：中国实用新型专利(CN20182 1144768.6)提出的一种手持便携式静电纺丝设备，以及中国实用新型专利(CN201520107634.7)提出的一种集成型静电纺丝装置，从不同的角度都实现了静电纺丝设备的桌面化，使静电纺丝设备使用操作更加灵活，体积虽然相比传统纺丝设备减小很多，但距离微型化还有很长的距离。
实用新型内容
本实用新型提供一种微型自动化静电喷丝笔，旨在解决传统的静电纺丝装置体积大，移动操作不灵活和不便于携带的问题。
本实用新型是这样实现的，一种微型自动化静电喷丝笔，包括壳体组件、喷丝组件和控制组件，所述壳体组件包括外壳、舱盖、锥形件、圆孔、压静电正极线、微型高压模块、高压静电负极接线柱、高压静电负极线和纤维收集极，所述舱盖与所述外壳转动连接，且所述舱盖位于所述外壳的外侧，所述锥形件与所述外壳固定连接，且所述锥形件位于所述外壳的内腔一侧，所述圆孔开设于所述锥形件靠近所述外壳的一侧中心处，所述压静电正极线与所述锥形件电性连接，所述微型高压模块与所述外壳固定连接，且所述微型高压模块位于所述外壳内腔远离所述锥形件的一侧，所述压静电正极线与所述微型高压模块电性连接，所述高压静电负极接线柱与所述微型高压模块电性连接，且所述高压静电负极接线柱位于所述外壳远离所述锥形件一端的外侧，所述高压静电负极线与所述高压静电负极接线柱电性连接，所述纤维收集极与所述高压静电负极线电性连接，且所述纤维收集极位于所述高压静电负极线远离所述高压静电负极接线柱的一端；
所述喷丝组件包括注射器、推进杆、直线光轴、推进板、丝杆、微型步进电机、直线轴承、T形螺母和安装座，所述注射器与所述外壳可拆卸连接，且所述注射器位于所述外壳内腔靠近所述锥形件一侧的中心处，所述推进杆与所述注射器内腔的活塞可拆卸连接，且所述推进杆位于所述注射器远离所述锥形件的一侧，所述推进板与所述推进杆固定连接，且所述推进板位于所述推进杆远离所述注射器的一端，所述直线轴承与所述推进板固定连接，且所述直线轴承位于所述推进板的内腔，所述直线光轴与所述直线轴承滑动连接，且所述直线光轴套设于所述直线轴承的内腔，所述安装座与所述直线光轴固定连接，且所述安装座位于所述外壳的内腔，所述丝杆与所述安装座转动连接，且所述丝杆位于所述安装座的内腔，所述T形螺母与所述丝杆螺纹连接，且所述T形螺母套设于所述丝杆的外侧，所述T形螺母与所述推进板转动连接，所述微型步进电机的输出端与所述丝杆固定连接，且所述微型步进电机位于所述安装座靠近所述微型高压模块的一侧；
所述控制组件与所述外壳固定连接，且所述控制组件位于所述外壳的内腔，所述控制组件与所述微型高压模块和所述微型步进电机均电性连接。
优选的，所述壳体组件还包括喇叭罩，所述喇叭罩与所述外壳固定连接，且所述喇叭罩位于所述外壳靠近所述锥形件的一侧。
优选的，所述喷丝组件还包括平口不锈钢针头，所述平口不锈钢针头与所述注射器固定连接，且所述注射器位于所述平口不锈钢针头靠近所述锥形件一侧的中心处。
优选的，所述平口不锈钢针头贯穿所述圆孔并延伸至所述外壳的外侧，所述平口不锈钢针头远离所述注射器的一端正对于所述纤维收集极的中心处。
优选的，所述控制组件包括电路板、轮式电位器、启停按钮、正反转按钮、高压静电按钮和电源按钮，所述电路板与所述外壳固定连接，且所述电路板位于所述外壳内腔远离所述丝杆的一侧，所述轮式电位器、启停按钮、正反转按钮、高压静电按钮和电源按钮均与所述电路板电性连接，所述电路板与所述微型高压模块和所述微型步进电机电性连接。
优选的，所述控制组件还包括充电锂电池和充电口，所述充电锂电池与所述外壳固定连接，且所述充电锂电池位于所述外壳内腔远离所述微型高压模块的一侧，所述充电锂电池与所述电路板电性连接，所述充电口与所述外壳固定连接，且所述充电口位于所述外壳靠近所述高压静电负极接线柱的一侧，所述充电口与所述充电锂电池电性连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种微型自动化静电喷丝笔，通过设置控制组件、微型步进电机、微型高压模块和充电锂电池，使得在进行静电纺丝过程中，微型步进电机正向旋转时，会带动T形螺母和推进板向注射器的一侧运动，从而带动注射器内腔的活塞将注射器内腔的静电纺丝前驱体溶液挤出，同时微型高压模块通入高压静电时，锥形件和纤维收集极之间会形成高压静电场，注射器挤出的溶液进入高压静电场后形成射流，射流经过劈裂、拉伸、挥发等物理过程固化形成微纳米纤维膜沉积到纤维收集极上，使电纺设备真正意义上实现微型化、便携化，并且具有自动纺丝和充电功能，操作简单灵活，可随身携带，随时随地实现纳米纤维在物体表面的原位沉积。
附图说明
图1为本实用新型结构剖视图；
图2为本实用新型微量推进机构结构示意图；
图3为本实用新型锥形件结构示意图；
图中：1-壳体组件、11-外壳、12-舱盖、13-喇叭罩、14-锥形件、141-圆孔、15-压静电正极线、16-微型高压模块、17-高压静电负极接线柱、18-高压静电负极线、19-纤维收集极、2-喷丝组件、21-注射器、22-平口不锈钢针头、23-推进杆、24-直线光轴、25-推进板、26-丝杆、27-微型步进电机、28-直线轴承、29-T形螺母、210-安装座、3-控制组件、31-电路板、32-轮式电位器、33-启停按钮、34-正反转按钮、35-高压静电按钮、36-电源按钮、37-充电锂电池、38-充电口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种微型自动化静电喷丝笔，包括壳体组件1、喷丝组件2和控制组件3，壳体组件1包括外壳11、舱盖12、锥形件14、圆孔141、压静电正极线15、微型高压模块16、高压静电负极接线柱17、高压静电负极线18和纤维收集极19，舱盖12与外壳11转动连接，且舱盖12位于外壳11的外侧，锥形件14与外壳11固定连接，且锥形件14位于外壳11的内腔一侧，圆孔141开设于锥形件14靠近外壳11的一侧中心处，压静电正极线15与锥形件14电性连接，微型高压模块16与外壳11固定连接，且微型高压模块16位于外壳11内腔远离锥形件14的一侧，压静电正极线15与微型高压模块16电性连接，高压静电负极接线柱17与微型高压模块16电性连接，且高压静电负极接线柱17位于外壳11远离锥形件14一端的外侧，高压静电负极线18与高压静电负极接线柱17电性连接，纤维收集极19与高压静电负极线18电性连接，且纤维收集极19位于高压静电负极线18远离高压静电负极接线柱17的一端，其中微型高压模块16的输入电压为DC5v，输出电压为DC12Kv，功率大于0.5W，外壳11最大处直径为35mm，长度为150mm；
喷丝组件2包括注射器21、推进杆23、直线光轴24、推进板25、丝杆26、微型步进电机27、直线轴承28、T形螺母29和安装座210，注射器21与外壳11可拆卸连接，且注射器21位于外壳11内腔靠近锥形件14一侧的中心处，推进杆23与注射器21内腔的活塞可拆卸连接，且推进杆23位于注射器21远离锥形件14的一侧，推进板25与推进杆23固定连接，且推进板25位于推进杆23远离注射器21的一端，直线轴承28与推进板25固定连接，且直线轴承28位于推进板25的内腔，直线光轴24与直线轴承28滑动连接，且直线光轴24套设于直线轴承28的内腔，安装座210与直线光轴24固定连接，且安装座210位于外壳11的内腔，丝杆26与安装座210转动连接，且丝杆26位于安装座210的内腔，T形螺母29与丝杆26螺纹连接，且T形螺母29套设于丝杆26的外侧，T形螺母29与推进板25转动连接，微型步进电机27的输出端与丝杆26固定连接，且微型步进电机27位于安装座210靠近微型高压模块16的一侧，其中注射器21的最大注射容量为5ml；
控制组件3与外壳11固定连接，且控制组件3位于外壳11的内腔，控制组件3与微型高压模块16和微型步进电机27均电性连接。
在本实施方式中，通过在外壳11上转动连接舱盖12，使得打开舱盖12，即可对注射器21进行拆装，通过设置微型步进电机27、丝杆26、直线光轴24和推进板25，使得在进行静电纺丝过程中，微型步进电机27正向旋转时，会带动T形螺母29和推进板25向注射器21的一侧运动，从而带动注射器21内腔的活塞将注射器21内腔的静电纺丝前驱体溶液挤出，通过设置锥形件14、微型高压模块16和纤维收集极19，使得微型高压模块16通入高压静电时，锥形件14和纤维收集极19之间会形成高压静电场，注射器21挤出的溶液进入高压静电场后形成射流，射流经过劈裂、拉伸、挥发等物理过程固化形成微纳米纤维膜沉积到纤维收集极19上，进而完成静电纺丝的过程。
进一步的，壳体组件1还包括喇叭罩13，喇叭罩13与外壳11固定连接，且喇叭罩13位于外壳11靠近锥形件14的一侧。
在本实施方式中，通过在外壳11的一侧设置喇叭罩13，喇叭罩13可以对射流进行导向，使射流具有定向性，进而使沉积位置更加准确。
进一步的，喷丝组件2还包括平口不锈钢针头22，平口不锈钢针头22与注射器21固定连接，且注射器21位于平口不锈钢针头22靠近锥形件14一侧的中心处，平口不锈钢针头22贯穿圆孔141并延伸至外壳11的外侧，平口不锈钢针头22远离注射器21的一端正对于纤维收集极19的中心处。
在本实施方式中，通过在注射器21的一侧设置平口不锈钢针头22，使得平口不锈钢针头22可以对挤出的溶液进行导向，同时保证挤出溶液喷射在纤维收集极19与锥形件14之间的区域内。
进一步的，控制组件3包括电路板31、轮式电位器32、启停按钮33、正反转按钮34、高压静电按钮35和电源按钮36，电路板31与外壳11固定连接，且电路板31位于外壳11内腔远离丝杆26的一侧，轮式电位器32、启停按钮33、正反转按钮34、高压静电按钮35和电源按钮36均与电路板31电性连接，电路板31与微型高压模块16和微型步进电机27电性连接。
在本实施方式中，轮式电位器32可用于控制微型步进电机27的转速，进而调节射流的速度，启停按钮33可用于控制微型步进电机27的启停，正反转按钮34用于控制微型步进电机27的正反旋转，高压静电按钮35控制微型高压模块16的启闭，进而控制电场的形成，电源按钮36用于控制该喷丝笔中用各用电元件的电源通断。
进一步的，控制组件3还包括充电锂电池37和充电口38，充电锂电池37与外壳11固定连接，且充电锂电池37位于外壳11内腔远离微型高压模块16的一侧，充电锂电池37与电路板31电性连接，充电口38与外壳11固定连接，且充电口38位于外壳11靠近高压静电负极接线柱17的一侧，充电口38与充电锂电池37电性连接。
在本实施方式中，通过设置充电锂电池37和充电口38，充电锂电池37可用于为该喷丝笔的各用电元件供电，充电口38用于为充电锂电池37充电，从而便于该喷丝笔的携带。
本实用新型的工作原理及使用流程：实施例一，1.配制10wt％PVP溶液：用微量天平秤取1gPVP(中文名：聚乙烯吡咯烷酮，分子量：180万)，置于锥形瓶中，再秤取9g乙醇分析纯，置于锥形瓶中，将锥形瓶置于磁力搅拌器上搅拌3小时至pvp粉末完全溶解，静止1小时，溶液均一透明。
2抽取溶液：将配制好的10wt％PVP静电纺丝前驱体溶液至于注射器21中，平口不锈钢针头22安装到注射器上，掰断注射器推杆，待用；
3调节推进杆位置：打开电源按钮36，调节正反转按钮34为反转，将轮式电位器32调节至最快速度，按压启停按钮33使推进杆23以最快速度向后移动，至移动至最后端，按压启停按钮33停止运动。
4安装注射器：打开舱盖12，将准备好的注射器21至于外壳11内，调节正反转按钮34为正转，按压启停按钮33使推进杆23开始往前推动，待平口不锈钢针头22针尖处有溶液流出后停止推进；
5喷丝：将喇叭罩13至于距离纤维收集极19表面5-10厘米处，调节轮式电位器32至最慢推进速度，打开高压静电按钮35，从而形成射流，调节轮式电位器32可以调节射流速度，PVP微纳米纤维沉积到纤维收集极19上，
6结束：喷丝结束后先按压启停按钮33，停止推进，至针尖没有射流后，关闭高压静电按钮35，打开舱盖12，调节高压静电按钮35为反转，轮式电位器32至最快速度，按压启停按钮33使推进杆23以最快速度向后移动，至移动至最后端，取出注射器21，将剩余溶液按照实验规定处理掉，喷丝结束。
实施例二，1.配制12wt％PCL溶液：用微量天平秤取1.2gPCL(中文名：聚己内酯，医用级)，置于锥形瓶中，再秤取8.8g丙酮分析纯，置于锥形瓶中。将锥形瓶置于磁力搅拌器上搅拌3小时至pvp粉末完全溶解，静止1小时，溶液均一透明。
2.抽取溶液：将配制好的12wt％PCL静电纺丝前驱体溶液至于注射器21中，平口不锈钢针头22安装到注射器上，掰断平口不锈钢针头22的推杆，待用；
3.调节推进杆位置：打开电源按钮36，调节正反转按钮34为反转，将轮式电位器32调节至最快速度，按压启停按钮33使推进杆23以最快速度向后移动，至移动至最后端，按压启停按钮33停止运动。
4安装注射器：打开舱盖12，将准备好的注射器21至于外壳11内，调节正反转按钮34为正转，按压启停按钮33使推进杆23开始往前推动，待平口不锈钢针头22针尖处有溶液流出后停止推进；
5喷丝：将喇叭罩13至于距离纤维收集极19表面5-10厘米处，调节轮式电位器32至最慢推进速度，打开高压静电按钮35，从而形成射流，调节轮式电位器32可以调节射流速度，PLC微纳米纤维沉积到纤维收集极19上，
6结束：喷丝结束后先按压启停按钮33，停止推进，至针尖没有射流后，关闭高压静电按钮35，打开舱盖12，调节高压静电按钮35为反转，轮式电位器32至最快速度，按压启停按钮33使推进杆23以最快速度向后移动，至移动至最后端，取出注射器21，将剩余溶液按照实验规定处理掉，喷丝结束。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
