靜電紡絲機是一種在強靜電場中聚合物溶液克服自由表面張力進行納米纖維制備的試驗儀器。靜電紡絲技術包含遠場靜電紡絲和近場靜電紡絲。那么你知道高壓放大器可以用于靜電紡絲機系統嗎？需要多少高壓？今天Aigtek安泰電子就帶大家深入了(le)解一(yi)下(xia)。

　　一、靜電紡絲原理

　　當(dang)聚合(he)物溶液(ye)或熔體被推出噴(pen)絲(si)頭時(shi)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)會促使(shi)其形(xing)(xing)成球形(xing)(xing)液(ye)滴。而由于(yu)噴(pen)絲(si)頭上外加了高(gao)電(dian)壓，使(shi)液(ye)滴表(biao)(biao)面(mian)(mian)帶同種(zhong)電(dian)荷。當(dang)靜(jing)(jing)電(dian)排(pai)斥作用足夠強時(shi)，可以抵消(xiao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)作用，此時(shi)液(ye)滴不是球形(xing)(xing)而是圓錐(zhui)(zhui)(zhui)形(xing)(xing)。隨著電(dian)壓的加大，聚合(he)物液(ye)滴被逐(zhu)漸拉(la)長形(xing)(xing)成錐(zhui)(zhui)(zhui)體(Taylor錐(zhui)(zhui)(zhui))。毛細管的Taylor錐(zhui)(zhui)(zhui)頂點(dian)被加速(su)，當(dang)電(dian)荷斥力(li)大于(yu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)時(shi)，聚合(he)物液(ye)滴形(xing)(xing)成射(she)(she)流從Taylor錐(zhui)(zhui)(zhui)表(biao)(biao)面(mian)(mian)噴(pen)出，同時(shi)溶劑揮發或固化，最終落在(zai)接收裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)上，形(xing)(xing)成類似(si)非(fei)織(zhi)造布(bu)狀的纖維(wei)氈(網(wang)或者膜(mo))。根據收集裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)與(yu)噴(pen)射(she)(she)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)的間距，靜(jing)(jing)電(dian)紡(fang)(fang)絲(si)技術還可以分成近場直寫(xie)靜(jing)(jing)電(dian)紡(fang)(fang)絲(si)和遠(yuan)場靜(jing)(jing)電(dian)紡(fang)(fang)絲(si)。

　　1.遠場靜電紡(fang)絲

　　1934年，Formhals發明了用(yong)(yong)靜(jing)(jing)電力(li)制(zhi)(zhi)備(bei)聚合物纖維(wei)的(de)實驗(yan)裝置并申請了專(zhuan)利，這是首次詳細描述(shu)利用(yong)(yong)高壓靜(jing)(jing)電來(lai)制(zhi)(zhi)備(bei)纖維(wei)裝置的(de)專(zhuan)利，被(bei)公認(ren)為是靜(jing)(jing)電紡絲技術制(zhi)(zhi)備(bei)纖維(wei)的(de)開端(duan)。在(zai)(zai)遠(yuan)場模(mo)(mo)式(shi)中，噴絲頭到(dao)接收(shou)器的(de)距(ju)離為5~15cm,電源電壓大約在(zai)(zai)10~20KV之間。使用(yong)(yong)遠(yuan)場模(mo)(mo)式(shi)進(jin)行(xing)紡絲時，可(ke)以得到(dao)比(bi)近場模(mo)(mo)式(shi)更細的(de)納米纖維(wei)，紡絲速(su)度也更快。但(dan)是無(wu)法(fa)精準(zhun)地控制(zhi)(zhi)納米纖維(wei)在(zai)(zai)接受板上(shang)的(de)位置。

　　2.近(jin)場靜電(dian)紡(fang)絲

　　近場(chang)靜(jing)(jing)電紡(fang)絲(si)也稱近場(chang)直(zhi)寫技(ji)術、電流體噴(pen)印(yin)技(ji)術。2006年，近場(chang)靜(jing)(jing)電紡(fang)絲(si)的(de)(de)概念首(shou)次在(zai)廈門大(da)學孫(sun)道恒等發表于(yu)納米快訊(xun)（NanoLetters）的(de)(de)報道中(zhong)提出。近場(chang)直(zhi)寫靜(jing)(jing)電紡(fang)絲(si)工(gong)藝是指當收集裝置與(yu)噴(pen)頭(tou)間距控制在(zai)0.5～5mm范(fan)圍時，輔助精密運動控制，就可以通過近場(chang)靜(jing)(jing)電紡(fang)絲(si)技(ji)術制備出高度(du)有(you)序取(qu)向的(de)(de)納米纖維如（圖1）。

　　二、靜電紡絲機(ji)的組成

　　靜電紡絲裝(zhuang)(zhuang)置主要由三部分組成，分別是(shi)高(gao)壓電源、噴射裝(zhuang)(zhuang)置和接收裝(zhuang)(zhuang)置如（圖2）。

　　圖2靜電紡絲機的主要組成(cheng)模塊(kuai)

　　1.靜電紡(fang)絲(si)噴(pen)射裝置

　　噴射(she)裝(zhuang)置可根據實驗需要更換，最常見的(de)(de)是(shi)單針裝(zhuang)置。當需要增(zeng)加納米(mi)(mi)纖維的(de)(de)產(chan)量時，可以配置多(duo)針噴嘴(zui)裝(zhuang)置。目前，多(duo)針噴嘴(zui)模塊(kuai)廣泛(fan)應(ying)用于靜電紡絲生(sheng)產(chan)線(xian)，提(ti)高了(le)紡絲效(xiao)率(lv)。隨著噴射(she)裝(zhuang)置的(de)(de)不斷發展，靜電紡絲設備是(shi)目前較(jiao)適(shi)合納米(mi)(mi)纖維工業化生(sheng)產(chan)的(de)(de)設備。

　　圖3各種靜電紡絲噴射裝置

　　2.靜電紡絲接收(shou)裝置

　　收(shou)(shou)(shou)集(ji)(ji)裝置(zhi)(zhi)或接收(shou)(shou)(shou)板用于收(shou)(shou)(shou)集(ji)(ji)納米纖維。接收(shou)(shou)(shou)裝置(zhi)(zhi)的(de)形式是(shi)多樣化的(de)，包括平板收(shou)(shou)(shou)集(ji)(ji)裝置(zhi)(zhi)、滾(gun)筒收(shou)(shou)(shou)集(ji)(ji)器(qi)、籠型收(shou)(shou)(shou)集(ji)(ji)器(qi)、碟型收(shou)(shou)(shou)集(ji)(ji)器(qi)等。通過(guo)改變收(shou)(shou)(shou)集(ji)(ji)裝置(zhi)(zhi)的(de)幾(ji)何(he)尺寸和形狀(zhuang)，可以調整納米纖維的(de)排(pai)列(lie)。

　　3.靜電紡絲高壓(ya)電源

　　在靜(jing)電(dian)(dian)紡絲時(shi)，一般使用直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)源。也可以(yi)將交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)源與直(zhi)流(liu)單元結合輔助，采用低(di)(di)電(dian)(dian)壓(ya)波形直(zhi)接寫(xie)入(ru)來實(shi)現高分辨(bian)率蛇形圖(tu)案。外(wai)加電(dian)(dian)壓(ya)是(shi)一個重要(yao)的參數，只有當電(dian)(dian)壓(ya)超過(guo)臨界值時(shi)，液滴才能被拉伸成為纖維。當電(dian)(dian)壓(ya)較低(di)(di)時(shi)，纖維易出現珠狀(zhuang)缺陷。靜(jing)電(dian)(dian)紡絲所需的高壓(ya)為1~30kV。

　　ATA-7050高壓放大器

　　ATA-7050是一款理想的可放大交、直流信(xin)號的高(gao)(gao)壓(ya)放大器。單端輸出(chu)10kVp-p（±5kVp）高(gao)(gao)壓(ya)，可以(yi)驅(qu)動(dong)高(gao)(gao)壓(ya)型(xing)負載。電壓(ya)增益數控可調，一鍵保存常用設置，為您提供了方(fang)便簡潔(jie)的操作選擇，在靜電紡絲(si)研究中有著良好應用。

　　帶寬：（-3dB）DC~5kHz

　　電壓：10kVp-p（±5kVp）

　　電流：20mAp

　　功率：100Wp

　　壓擺率：≥111V/μs

　　圖5兩個由(you)銅箔制成的(de)平行輔(fu)助電極連(lian)接到交流電源

　　圖6蛇形微結構形態的光學(xue)圖像。

　　參考文獻

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　　DaohengSun,ChiehChang,ShaLi,andLiweiLin.Near-FieldElectrospinning.:NanoLetters,2006

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