納米界面材料的制備裝置的制作方法

本發明涉及氣泡紡領域，尤其涉及一種納米界面材料的制備裝置。

背景技術：

納米纖維因為具有比表面積大、質量輕、粒子尺寸小等優點，用納米纖維制成的高級防護服，其織物多孔且有膜，不僅能使空氣透過，具可呼吸性，還能擋風和過濾微細粒子，對氣溶膠有阻擋性，可防生化武器及有毒物質；將納米纖維植入織物表面，可形成一層穩定的氣體薄膜，制成雙疏性界面織物，既可防水，又可防油、防污。因此被廣泛應用到航空、軍用、組織、醫療、過濾等領域。

目前制備納米纖維的方法有多噴頭靜電紡、同軸靜電紡、氣泡紡絲等，但靜電紡絲過程中存在溶液易揮發、針頭堵塞、產量低等問題。

傳統的氣流氣泡紡制備可以在無靜電的條件下完成紡絲過程，避免了由于高壓靜電而產生的靜電污染；同時還可把靜電作為輔助裝置，對氣泡進行預拉伸，再在氣流作用下完成紡絲過程。另外旋轉氣流可以將多股射流進行加捻，有望用一步成紗法制備出納米紗。而靜電輔助氣流氣泡紡可以在靜電和氣流場的共同作用下提高產量和產品性能。

傳統的氣流氣泡紡主要通過單種溶液的單一氣泡紡絲，沒有氣泡與其他功能母粒或氣流或氣泡的界面作用，這樣就大大限制了它的應用等。

但是，仍然需要一種生產效率更高、操作簡單的納米界面材料裝置。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種納米界面材料的制備裝置，其能生產效率更高、操作簡單。

本發明的具體技術方案是：

本申請公開了

一種納米界面材料的制備裝置，包括：氣泡生成裝置、laval管、輸氣機構、階梯槽、噴嘴；所述laval管包括收縮部和擴張部，所述收縮部的小口徑端與所述擴張部的小口徑端連通；所述輸氣機構與所述收縮部的大口徑端連通，用于向所述laval管輸入氣體；所述階梯槽的大口徑端與所述儲料器連通，用于接收所述氣泡生成裝置輸出的氣泡；所述階梯槽的小口徑端通過靠近于所述擴張部的小口徑端的通孔與所述收縮部連通；所述laval管設置在所述噴嘴內。

優選地，所述收縮部位于所述擴張部的正上方，所述儲料器和所述階梯槽位于所述噴嘴內。

優選地，所述氣泡生成裝置包括儲料器，所述儲料器內設置有紡絲液和熱空氣。

優選地，所述納米界面材料的制備裝置包括用于向所述儲料器輸入氣體的氣體輸入機構和/或向所述儲料器輸入液體的液體輸入裝置。

優選地，所述流體輸入裝置包括供液池、分別與所述供液池和所述儲料器連通的輸液泵，所述供液池的上方密封。

優選地，所述儲料器的數量在1至100個之間。

優選地，所述輸氣機構包括氣泵、用于將所述氣泵和所述擴張部的大口徑端連通的第二氣管，所述第二氣管的內徑在1mm-1000mm之間。

優選地，包括與所述噴嘴相對設置的接收板，所述接收板為平板式的或滾筒式的。

優選地，所述階梯槽的臺階數量在1至100個之間，每個臺階的高度在1cm-100cm之間，所述階梯槽的臺階高度自其大口徑端向其小口徑端逐漸變小。

優選地，所述氣流氣泡紡裝置包括電源電壓裝置，所述電源電壓裝置的正極可以與所述噴嘴或者儲料器電性連接，所述電源電壓裝置的負極接地。

本發明采用上述結構可以具有以下優點：。

1.納米界面材料的制備裝置具有常溫操作、操作簡單等優點；

2.階梯槽減小了多氣泡間相互影響的問題，便于氣泡與功能母粒或熱空氣或氣泡在laval管口產生界面作用，從而更方便制備納米界面材料；

3.供液池不斷向儲料器供液，保證連續紡絲。

4.儲料器及laval管內氣流穩定，紡出的納米纖維更均勻。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發明的理解，并不是具體限定本發明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發明的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發明。

圖1為本申請實施例中的納米界面材料的制備裝置的結構示意圖；

圖2為材料進入該納米界面材料的制備過程示意圖。

以上附圖的附圖標記：1-供液池、2-輸液泵、3-噴嘴、4-氣泵、51-第一氣管、52-第二氣管；6-laval管、7-儲料器、8-納米纖維、9-階梯槽、10-氣泡、11-紡絲液、12-接收板。

具體實施方式

結合附圖和本發明具體實施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發明的細節。但是，在此描述的本發明的具體實施方式，僅用于解釋本發明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發明的限制。在本發明的教導下，技術人員可以構想基于本發明的任意可能的變形，這些都應被視為屬于本發明的范圍。

本申請實施例中公開了一種納米界面材料的制備裝置，包括：氣泡生成裝置、laval管6、輸氣機構、階梯槽9、噴嘴3；所述laval管6包括收縮部和擴張部，所述收縮部的小口徑端與所述擴張部的小口徑端連通；所述輸氣機構與所述收縮部的大口徑端連通，用于向所述laval管6輸入氣體；所述階梯槽9的大口徑端與所述儲料器7連通，用于接收所述氣泡生成裝置輸出的氣泡10；所述階梯槽9的小口徑端通過靠近于所述擴張部的小口徑端的通孔與所述收縮部連通；所述laval管6設置在所述噴嘴3內。

在本實施方式中，所述氣泡生成裝置包括位于所述噴嘴3內的儲料器7，所述儲料器7內設置有用于生成氣泡的紡絲液和熱空氣；用于向所述儲料器7輸入氣體的氣體輸入機構；用于向所述儲料器輸入氣體的氣體輸入機構。所述流體輸入機構包括供液池1、分別與所述供液池1和所述儲料器7連通的輸液泵2。所述供液池1內存儲有紡絲液11。位于噴嘴3外的供液池1通過位于所述噴嘴3外輸液泵2將紡絲液11輸送至儲料器7里。優選地，供液池1的上方保持密封狀態，以減小紡絲液11的揮發。

所述氣體輸入機構包括氣泵4、用于將所述氣泵4和所述儲料器7的下部連通的第一氣管51、所述第一氣管51的內徑在1mm-1000mm之間。

儲料器7內的紡絲液11受到熱空氣的氣流后，會在儲料器7的內部產生許多氣泡10，最后在儲料器7的端口(圖中上部)產生氣泡10。在本實施方式中，所述儲料器7為兩個。當然的，在其他可選的實施方式中，所述儲料器7的數量可以根據需要設置，例如可以在1至100個之間。在本實施方式中，所述儲料器7為兩個，從而使得紡絲效率大大提高。

在其他可選的實施方式中，儲料器7內還可以設置有紡絲溶液、紡絲溶劑、熱空氣或用于使生產出的納米纖維具有特殊功能的功能母粒等。特別的，在不同的儲料器7內可以設置有多種不同的物料，由此可以根據實際需要生產出種或異種氣泡的碎片交界，經過氣流和/或電壓的牽伸，最終形成復合納米纖維。

在本實施方式中，所述輸氣機構與所述氣體輸入機構共用同一個氣泵4，該氣泵4通過第二氣管52和所述擴張部的大口徑端連通，所述第二氣管52的內徑在1mm-1000mm之間。由于向各個所述儲料器7以及所述laval管6輸出氣體為同一個氣泵4，這樣使得儲料器7內部的紡絲液11受到的氣流穩定。所述輸氣機構還可以包括壓力調節閥和/或流量調節閥。

所述階梯槽9的大口徑端與所述儲料器7連通。所述階梯槽9的小口徑端與所述laval管6的通孔連通。且，該通孔設置在所述擴張部靠近于所述收縮部處。在所述儲料器7的端口形成的氣泡10經過階梯槽9的臺階的作用，最后成為一層超薄超小的氣泡膜。在一個可選的實施方式中，所述階梯槽9的臺階數量可以根據實際需要設定，例如可以在1至100個之間。每個臺階的高度也可以根據實際需要設定，例如可以在1cm-100cm之間。所述階梯槽的臺階高度自其大口徑端向其小口徑端逐漸變小。

在本實施方式中，laval管6的所述收縮部的小口徑端與所述擴張部的小口徑端連通；所述輸氣機構與所述收縮部的大口徑端連通。laval管6由兩個錐形管構成，其中一個為收縮部，另一個為擴張部。所述收縮部位于所述擴張部的正上方。在壓力作用下，流體經過噴管向后運動，進入laval管6的收縮部。在這一階段，遵循"流體在管中運動時，截面小處流速大，截面大處流速小"的原理，因此氣流不斷加速。當到達窄喉時，流速已經超過了音速。而跨音速的流體在運動時卻不再遵循"截面小處流速大，截面大處流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。laval管6實際上起到了一個"流速增大器"的作用。

經過laval管6的氣流作用后，由所述階梯槽9生成的氣泡膜會在laval管6的上端口被拉伸成為納米纖維8。

優選地，納米界面材料的制備裝置還可以包括接收板12，以接收納米纖維8。其中接收板12可以是平板也可以是滾筒式的。

優選地，所述氣流氣泡紡裝置還可以包括電源電壓裝置，所述電源電壓裝置的正極可以與所述噴嘴或者儲料器(所述噴嘴或者儲料器由導電材質制成，例如鋁合金或不銹鋼等)相電性連接，所述電源電壓裝置的負極接地，以使紡絲液導電或為了更容易形成泰勒錐，從而更易紡成納米纖維。

優選地，所述laval管6可以為可調式laval管，即，所述laval管6的尺寸可以根據需要進行調整。

參照圖2所示，圖中示出了納米界面材料制備過程示意圖，圖中示出了在laval管以及電源電壓裝置的作用下，氣泡受所述laval管6的氣流或靜電的牽伸作用下逐漸破碎最后成型。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。