[发明专利]基于近场电纺喷印多针头阵列实验的喷印间距调控方法

说明书

本发明公开了一种基于近场电纺喷印多针头阵列实验的喷印间距调控方法，该方法主要包括如下步骤：将设备的收集板接地，注射器的针尖与直流高压电连接；启动静电纺丝系统，X‑Y‑Z‑U运动平台根据上位机软件规划的路径开始运动，使有机溶剂在电场作用下，在喷头尖端形成泰勒锥，实现阵列等间距的喷印；通过转动旋转刻度码盘，带动调节阵列针头旋转实现角度的调节；根据公式计算阵列针头所要旋转的角度，其中x为希望探究的针间距，y为实际阵列针头针间距。本发明具有实施简单、控制逻辑清晰、精度高的优点。

技术领域

本发明涉及电纺喷印控制技术领域，尤其涉及一种基于近场电纺喷印多针头阵列实验的喷印间距调控方法。

背景技术

电纺丝技术电纺丝技术最早由Formhzls在1934年提出，随后Taylor等人于1964年对静电纺丝过程中带电聚合物的变形提出了泰勒锥这一概念，直到上个世纪90年代人们开始广泛关注电纺丝技术。但静电纺丝生产出来的纳米纤维很难有序收集，也很难做到有序排布。2006年，孙道恒等人提出近场电纺直写技术，基于近场静电纺的电纺直写技利用电纺过程中直线稳定射流的优点,实现了单根米纤维的有序沉积,为电纺丝纳米纤维的产业化应开拓了一种新的方法。

纳米结构由于其独特的性质使其在多领域应用并成为了众多学者深入研究的主题。现今大量的合成和制造方法已经被应用于产生纳米纤维结构，而在这些方法当中近场电纺喷印(基于近场静电相互作用的拉伸过程)为制造实心/空心/包轴等多种形式的纤维及其沉积排布提供了直接简单的方法，与其它纳米纤维结构的方法不同，近场直写排列纤维的方式是利用高压电场激发并往收集板定向沉积的过程中在空气中通过运动、蒸发形成第一次细化，并通过在收集板上的沉积后收集板对纤维基于静电相互作用的单轴拉伸牵引，进一步连续减少黏性射流的直径，这种技术适合于产生连续均匀，细化直径的纤维序列排布。而在近场电纺喷印技术的应用过程中，由于近场单针头的喷印的效率低，所以逐渐地有高校科研人员开始探究近场多针头阵列的喷印实验，而在探究多针头阵列喷印时，有时需要保证针头的排布方向与牵引轴方向成垂直状态，有时需要探究不同针间距的喷印效果，所以就需要很多种针间距的阵列排布的针头。而对于同一个探究实验，重复地更换针头，会使实验添加了人为误差因数，并且市场上定制一个阵列四针的针头通常需要一百元以上无疑中也增加了成本。

因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于近场电纺喷印多针头阵列实验的喷印间距调控方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于近场电纺喷印多针头阵列实验的喷印间距调控方法，该调控方法主要包括如下步骤：

步骤S1：将设备的收集板接地，注射器的针尖与直流高压电连接。

步骤S2：启动静电纺丝系统，X-Y-Z-U运动平台根据上位机软件规划的路径开始运动，使有机溶剂在电场作用下，在喷头尖端形成泰勒锥，实现阵列等间距的喷印。

步骤S3：通过转动旋转刻度码盘，带动调节阵列针头旋转实现角度的调节。

步骤S4：根据公式计算阵列针头所要旋转的角度，其中x为希望探究的针间距，y为实际阵列针头针间距。

作为本发明的优选方案，为了提高本发明的控制精度，所述步骤S3可替换为更高精度的控制方式，具体步骤如下：在旋转刻度码盘旋转圈外装上圆光栅，并接上光栅读数头和显示装置，可以实现高精度的转角控制。另外，旋转刻度码盘的转动由旋转步进电机驱动，通过对应驱动器和控制器加上外部圆光栅的在线反馈，实现闭环在线角度控制与反馈补偿，可以实现更高精度的转角控制。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高调控方法的控制精度，本发明旋转刻度码盘每隔30度有一长标志线，两长标志线间有15根短标志线，使得旋转码盘的最小刻度为2°。