[发明专利]静电纺丝系统和静电纺丝方法

说明书

本发明涉及静电纺丝领域，公开了一种静电纺丝系统和静电纺丝方法，该系统包括：摩擦发电机，用于提供电能输出；以及静电纺丝装置，用于通过所述摩擦发电机所提供的电能输出进行静电纺丝。本发明实现了摩擦发电机代替传统高压电源用于驱动静电纺丝系统，满足了电压高电流小的要求，同时不需要复杂的转换电路元件。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体地涉及静电纺丝系统和静电纺丝方法。

背景技术

静电纺丝技术是一种特殊的纤维制备工艺，利用高压静电场对高分子溶液的击穿作用来制备微纳米纤维材料，其基本原理是在喷射装置和接收装置间施加高压静电场，使纺丝液的锥体端部形成射流，并在电场中被拉伸，最终在接收装置上形成无纺状态的纳米纤维。静电纺丝过程中需要用高压电源来提供静电场，所需电源电压高电流小，但是，为达到这一目的，现有的静电纺丝所使用的高压电源需要复杂的转换电路元件。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的静电纺丝电源转化电路元件复杂、不方便携带、必须依赖电力系统等不足之处，提供一种以摩擦发电机驱动静电纺丝的系统和静电纺丝方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种静电纺丝系统，所述静电纺丝系统包括：摩擦发电机，用于提供电能输出；以及静电纺丝装置，用于通过所述摩擦发电机所提供的电能输出进行静电纺丝。

优选地，所述摩擦发电机包括滑动式摩擦发电机、接触分离式摩擦发电机、单电极式摩擦发电机、独立式摩擦发电机或摩擦发电机组阵列。

优选地，所述摩擦发电机为圆盘式插指电极结构，包括摩擦层铜、摩擦层聚全氟乙丙烯薄膜和电极层铜。

优选地，所述静电纺丝系统为便携式静电纺丝系统。

优选地，所述静电纺丝系统还包括：能量管理电路，用于对所述摩擦发电机所提供的电能输出进行升压，以输出使所述静电纺丝装置进行静电纺丝的高压。

优选地，所述能量管理电路包括以下一者或多者：倍压整流电路、自耦升压电路、以及三极管升压电路。

优选地，当所述能量管理电路包括倍压整流电路，所述倍压整流电路包括一个或多个重复单元，每一个所述重复单元包括第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，其中，所述第一电容的负端和所述摩擦发电机的输出的一端连接，所述第一电容的正端和所述第一二极管的负电极以及第二二极管的正电极连接，所述第二电容的负端和所述摩擦发电机的输出的另一端以及所述第一二极管的正电极连接，所述第二电容的正端和所述第二二极管的负电极连接，所述第二二极管的正电极和负电极作为所述重复单元的输出以和另一重复单元的输入连接。

优选地，所述第一电容和/或所述第二电容的电容参数范围为1x10⁴-1x10⁵pF，所述重复单元的数目为10-16。

优选地，所述能量管理电路进行升压后的高压范围为1500-8000伏。

优选地，所述静电纺丝装置包括推进装置、注射针尖和接收装置，其中，所述注射针尖和所述摩擦发电机的输出的一端连接，所述接收装置和所述摩擦发电机的输出的另一端连接。

优选地，所述静电纺丝装置包括推进装置、注射针尖和接收装置，其中，所述注射针尖和所述能量管理电路的输出的一端连接，所述接收装置和所述能量管理电路的输出的另一端连接。

本发明另一方面提供一种静电纺丝方法，所述方法包括：通过摩擦发电机，提供电能输出；以及通过所述摩擦发电机所提供的电能输出进行静电纺丝。

优选地，所述静电纺丝方法还包括：在进行所述静电纺丝前，对所述摩擦发电机所提供的电能输出进行升压，以输出进行所述静电纺丝的高压。

优选地，进行所述升压后的高压范围为1500-8000伏。