高壓放大器可以用于靜電紡絲機(jī)系統(tǒng)嗎？需要多少高壓？
靜電紡絲機(jī)是一種在強(qiáng)靜電場(chǎng)中聚合物溶液克服自由表面張力進(jìn)行納米纖維制備的試驗(yàn)儀器。靜電紡絲技術(shù)包含遠(yuǎn)場(chǎng)靜電紡絲和近場(chǎng)靜電紡絲。那么你知道高壓放大器可以用于靜電紡絲機(jī)系統(tǒng)嗎？需要多少高壓？今天Aigtek安泰電子就帶大家深入了解一下。
一、靜電紡絲原理
當(dāng)聚合物溶液或熔體被推出噴絲頭時(shí)，表面張力會(huì)促使其形成球形液滴。而由于噴絲頭上外加了高電壓，使液滴表面帶同種電荷。當(dāng)靜電排斥作用足夠強(qiáng)時(shí)，可以抵消表面張力作用，此時(shí)液滴不是球形而是圓錐形。隨著電壓的加大，聚合物液滴被逐漸拉長(zhǎng)形成錐體(Taylor錐)。毛細(xì)管的Taylor錐頂點(diǎn)被加速，當(dāng)電荷斥力大于表面張力時(shí)，聚合物液滴形成射流從Taylor錐表面噴出，同時(shí)溶劑揮發(fā)或固化，最終落在接收裝置上，形成類似非織造布狀的纖維氈(網(wǎng)或者膜)。根據(jù)收集裝置與噴射裝置的間距，靜電紡絲技術(shù)還可以分成近場(chǎng)直寫靜電紡絲和遠(yuǎn)場(chǎng)靜電紡絲。
1.遠(yuǎn)場(chǎng)靜電紡絲
1934年，F(xiàn)ormhals發(fā)明了用靜電力制備聚合物纖維的實(shí)驗(yàn)裝置并申請(qǐng)了專利，這是首次詳細(xì)描述利用高壓靜電來制備纖維裝置的專利，被公認(rèn)為是靜電紡絲技術(shù)制備纖維的開端。在遠(yuǎn)場(chǎng)模式中，噴絲頭到接收器的距離為5~15cm,電源電壓大約在10~20KV之間。使用遠(yuǎn)場(chǎng)模式進(jìn)行紡絲時(shí)，可以得到比近場(chǎng)模式更細(xì)的納米纖維，紡絲速度也更快。但是無法精準(zhǔn)地控制納米纖維在接受板上的位置。
2.近場(chǎng)靜電紡絲
近場(chǎng)靜電紡絲也稱近場(chǎng)直寫技術(shù)、電流體噴印技術(shù)。2006年，近場(chǎng)靜電紡絲的概念首次在廈門大學(xué)孫道恒等發(fā)表于納米快訊（NanoLetters）的報(bào)道中提出。近場(chǎng)直寫靜電紡絲工藝是指當(dāng)收集裝置與噴頭間距控制在0.5～5mm范圍時(shí)，輔助精密運(yùn)動(dòng)控制，就可以通過近場(chǎng)靜電紡絲技術(shù)制備出高度有序取向的納米纖維如（圖1）。
二、靜電紡絲機(jī)的組成
靜電紡絲裝置主要由三部分組成，分別是高壓電源、噴射裝置和接收裝置如（圖2）。
圖2靜電紡絲機(jī)的主要組成模塊
1.靜電紡絲噴射裝置
噴射裝置可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要更換，最常見的是單針裝置。當(dāng)需要增加納米纖維的產(chǎn)量時(shí)，可以配置多針噴嘴裝置。目前，多針噴嘴模塊廣泛應(yīng)用于靜電紡絲生產(chǎn)線，提高了紡絲效率。隨著噴射裝置的不斷發(fā)展，靜電紡絲設(shè)備是目前較適合納米纖維工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備。
圖3各種靜電紡絲噴射裝置
2.靜電紡絲接收裝置
收集裝置或接收板用于收集納米纖維。接收裝置的形式是多樣化的，包括平板收集裝置、滾筒收集器、籠型收集器、碟型收集器等。通過改變收集裝置的幾何尺寸和形狀，可以調(diào)整納米纖維的排列。
3.靜電紡絲高壓電源
在靜電紡絲時(shí)，一般使用直流電源。也可以將交流電源與直流單元結(jié)合輔助，采用低電壓波形直接寫入來實(shí)現(xiàn)高分辨率蛇形圖案。外加電壓是一個(gè)重要的參數(shù)，只有當(dāng)電壓超過臨界值時(shí)，液滴才能被拉伸成為纖維。當(dāng)電壓較低時(shí)，纖維易出現(xiàn)珠狀缺陷。靜電紡絲所需的高壓為1~30kV。
ATA-7050是一款理想的可放大交、直流信號(hào)的高壓放大器。單端輸出10kVp-p（±5kVp）高壓，可以驅(qū)動(dòng)高壓型負(fù)載。電壓增益數(shù)控可調(diào)，一鍵保存常用設(shè)置，為您提供了方便簡(jiǎn)潔的操作選擇，在靜電紡絲研究中有著良好應(yīng)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(gè)由銅箔制成的平行輔助電極連接到交流電源
圖6蛇形微結(jié)構(gòu)形態(tài)的光學(xué)圖像。
參考文獻(xiàn)
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DaohengSun,ChiehChang,ShaLi,andLiweiLin.Near-FieldElectrospinning.:NanoLetters,2006
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