一種微納米纖維結構可控的薄膜支架的分層制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于靜電紡絲技術領域，涉及一種微納米纖維結構可控的薄膜支架的分層制備方法。
【背景技術】
[0002]靜電紡絲是一種通過施加高壓電場力的作用，將聚合物溶液或熔體材料在噴頭端形成泰勒錐，通過將材料延展形成高速射流，實現微納米纖維結構的高效制造。傳統的溶液或熔融靜電紡絲技術所制備的微納米纖維多為無序結構，可控性差，很難保證結構性能的穩定性，從而極大限制了其在特定領域的應用。為提高微納米纖維的結構可控性，現有改進方法如采用平行電極、高速接收轉股作為接收裝置等可以制備出定向的微納米纖維結構，但由于結構單一，不能任意控制纖維方向，不利于復雜結構的制造；最新發展的近場靜電紡絲技術雖可通過改變噴頭到接收裝置的距離，以及接收裝置的移動速度可以實現對單根微納米纖維的可控沉積，但在制造復雜結構時存在效率低下、控制復雜等問題。
[0003]如何結合傳統靜電紡絲技術在微納米纖維結構制造的高效性和現有新型靜電紡絲纖維結構的可控性，實現微納纖維結構可控的薄膜結構制造是當前研宄與應用的難點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種微納米纖維結構可控的薄膜支架的分層制備方法，該方法能夠實現微納纖維結構可控的薄膜結構的制備，并且實現高效且可控的微納纖維結構的分層制備。
[0005]為達到上述目的，本發明所述的微納米纖維結構可控的薄膜支架的分層制備方法包括以下步驟:
[0006]I)將原料放入注射器中，其中，所述原材料為聚合物溶液或固體聚合物，當所述原材料為固體聚合物時，則將原材料加熱至熔融狀態后從注射器的噴頭中噴出；當所述原材料為聚合物液體時，則將原材料直接從注射器的噴頭噴出；
[0007]2)將接收平臺接正電極，并將注射器的噴頭接地，使注射器的噴頭與接收平臺之間形成高壓電場，再控制原材料從注射器噴頭噴出的流量，原材料從注射器噴頭噴出后在所述高壓電場的作用下形成泰勒錐，并使所述泰勒錐分成若干條射流；
[0008]3)步驟2)形成的若干射流沉積在接收平臺上，形成若干條納米纖維，二維移動平臺根據待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架橫截面的形狀帶動接收平臺在xy平面內運動，直至制備出待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架的上一層為止；
[0009]4)z軸電機帶動注射器的噴頭向上移動預設距離，所述預設距離為上一層待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架的厚度，然后重復步驟3)，完成待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架下一層的制備；
[0010]5)重復步驟4)，直至得到待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架為止。
[0011]步驟I)中當所述原材料為聚合物溶液材料時，所述原材料為以聚乳酸為溶質、二甲基酰胺及二氯甲烷為溶劑的溶液、以PEO及蠶絲為溶質、蠶絲溶液為溶劑的溶液、以聚己內酯為溶質、氯仿及甲醇為溶劑的溶液、以膠原蛋白為溶質、六氟異丙醇為溶劑的溶液、以明膠為溶質、水為溶劑的溶液、或者以聚乳酸-羥基乙酸共聚物為溶質、六氟異丙醇為溶劑的溶液。
[0012]步驟I)中當所述原材料為固體聚合物時，原材料為聚己內酯，聚乳酸或聚乳酸-羥基乙酸共聚物。
[0013]將原材料從注射器噴頭噴出的流量控制到20-2000 μ L/h，注射器噴頭的內徑為0.1-1mm0
[0014]注射器的噴頭到接收平臺之間的距離為10-180mm。
[0015]步驟2)中正電極的電壓為5_30kV。
[0016]步驟3)中二維移動平臺根據待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架橫截面的形狀帶動接收平臺在xy平面內以速度為200-1000mm/s運動。
[0017]步驟4) z軸電機帶動注射器向上以速度為10-100mm/s移動預設距離。
[0018]所述待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架的厚度為50-500 μπι。
[0019]本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明所述的微納米纖維結構可控的薄膜支架的分層制備方法制備微納米纖維結構可控的薄膜支架時，通過二維移動平臺根據待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架橫截面的形狀帶動接收平臺在xy平面內運動，使納米纖維依次排列在接收平臺上，從而制備出待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架的一層，同時通過z軸電機帶動注射器的噴頭向上移動預設距離，然后通過二維移動平臺的移動完成下一層待制備微納米纖維結構可控的薄膜支架的制備，從而實現整個微納纖維結構可控的薄膜結構的制備，制備速度快。與和傳統靜電紡絲技術相比，通過接收平臺的高速移動控制纖維的沉積方向，使微納米纖維的沉積方向和接收平臺的移動方向一致，實現了微納米結構的方向可控。同時在制備過程中，可以在制備每一層時通過改變工作臺的移動方向實現微納纖維結構的按需變化，從而可以克服現有定向纖維靜電紡絲技術存在的纖維方向單一的問題。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的原理圖；
[0022]圖2為本發明制備出的微納米纖維結構可控的薄膜支架的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
[0024]參考圖1及圖2，本發明所述的微納米纖維結構可控的薄膜支架的分層制備方法包括以下步驟:
[0025]I)將原料放入注射器中，其中，所述原材料為聚合物溶液或固體聚合物，當所述原材料為固體聚合物時，則將原材料加熱至熔融狀態后從注射器的噴頭中噴出；當所述原材料為聚合物液體時，則將原材料直接從注射器的噴頭噴出；
[0026]2)將接收平臺接正電極，并將注射器的噴頭接地，使注射器的噴頭與接收平臺之間形成高壓電場，再控制原材料從注射器噴頭噴出的流量，原材料從注射器噴頭噴出后在所述高壓電場的作用下形成泰勒錐，并使所述泰勒錐分成若干條射流；
[0027]3)步驟2)形成的若干射流沉積在接收平臺上，形成若干條納米纖維，二維移動平臺根據待制備微納米纖維結