一种高效笼状针式喷头静电纺丝装置及其在无机材料纳米纤维制备中的应用

摘要

本发明公开了一种高效笼状针式喷头静电纺丝装置，包括：机架；喷头组阵列集成组件；直流高压电源；接收部件；驱动部件等。本发明的装置采用环形多喷头组阵列设计、以内外同心圆的方式分别布置喷头组和接收部件；喷头组的环式设计有效地减弱了相邻喷头带电射流之间的排斥，使喷头组中每根针的效率接近单个针式喷头纺丝效率的极值。本发明还公开了该装置在无机材料纳米纤维制备中的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域。更具体地，涉及一种高效笼状针式喷头静电纺丝装置及其在无机材料纳米纤维制备中的应用。

背景技术

静电纺丝(简称“电纺”)是制备纳米纤维、功能纳米纤维薄膜的重要方法。近一、二十年间，纳米材料的制备、性能研究是材料研究领域的热点，因而人们对静电纺丝的关注持续升温，其应用也日益广泛。但是，涉及静电纺丝的研究绝大多数采用的是以一根针管为喷头的简易电纺装置，仅可以得到很少量的纳米纤维或纳米纤维膜样品。当需要大规模制备某种纳米纤维或纳米纤维膜材料，就需要发展高效的、具有生产应用价值的静电纺丝设备，以及与之相配套的专有材料配方体系和工艺方法，三者缺一不可。

近年来发展的可以大规模制备纳米纤维、纳米纤维膜的技术主要有：基于静电纺丝针式喷头传统模式发展起来的经纬双向静电纺丝技术(CN200910087706.5,WO 2010/148644,US8,827,672B2)、以滚筒或金属线蘸取原料作为喷头的“纳米蜘蛛”(CN200480025091.5,WO2005/024101)、在“纳米蜘蛛”技术上变形的以螺管蘸取原料为喷头的电纺技术、以及一些基于其它创意喷头组设计的电纺技术。

虽然研究静电纺丝技术的科学和技术人员对无针喷头静电纺丝设备的研制和效率的提升充满了期望，但不可否认的是针式多喷头电纺装置具有突出的优点：在制备过程中给料精确、制膜厚度均匀性好、可调整的参数变量丰富、应用的电压明显低于非针式电纺设备等。而且，设计合理的针式喷头电纺装置，其制备效率甚至可以显著高于非针式喷头电纺装置。

应用静电纺丝装置制备的纳米纤维，其原料最初多为高分子聚合物，得到柔软、有韧性、弹性的纤维或膜材料。随着对静电纺丝应用研究的深入，无机材料能否以电纺制备成纳米纤维，甚至是柔性的纳米纤维材料逐渐成为本领域研究的热点之一。

无机陶瓷材料中常见而且有重要用途的，如氧化铝(Al₂O₃)，其化学稳定，耐热性好、导热系数低，比表面积大，常被用于吸附材料、耐高温材料、催化剂载体材料以及复合材料的增强等领域。以往通常通过溶胶-凝胶法，预聚合法，熔融抽丝法，熔融纺丝法来制备多种结构的陶瓷Al₂O₃纤维。又如氧化铈(CeO₂)，是一种用途广泛的稀土氧化物，是典型的氧化-还原性质载体，同时具有优异的储-放氧能力。因此，CeO₂常被用作汽车尾气催化剂载体以及助剂，作为第二相添加剂，能够显著提高三元催化剂的催化性能。将Al₂O₃、CeO₂、SiO₂等无机陶瓷材料制成纳米纤维材料，即赋予了它们新的形态和物理特性，也是近年来的研究热点。相应的配方、工艺方法、实现高效制备的设备，在该领域均有重要的价值。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高效笼状针式喷头静电纺丝装置。

本发明的另一个目的在于提供上述高效笼状针式喷头静电纺丝装置的应用，尤其是在无机材料纳米纤维制备中的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种高效笼状针式喷头静电纺丝装置，包括：

机架，底部为敞口；

喷头组阵列集成组件，用于接收原料并将原料纺丝，设置在机架的内部，包括支撑体和间隔设置在支撑体的外壁上的若干喷头组；支撑体在其中心轴线方向为中空结构，中空结构的顶端与进料接口连接；喷头组与支撑体的中空结构连通；

直流高压电源，经高压接线端子向喷头组阵列集成组件提供动力；

接收部件，设置在机架的内部，上下均为敞口，侧壁上设有若干孔；喷头组阵列集成组件的设置有喷头组的部分位于接收部件的敞口空间内；

驱动部件，用于驱动接收部件旋转。

本发明的装置的喷头组与现有技术中的平行喷头组设计不同，这种设计能减弱相邻喷头带电射流之间的排斥，使喷头组中每根针的效率更高。

优选地，所述喷头组阵列集成组件为圆柱形形状，所述喷头组是等间距、纵向、环绕在支撑体的外壁上；所述接收部件为上下敞口的圆筒状结构。本发明环形多喷头组阵列设计、并以内外同心圆的方式分别布置喷头组和接收部件的环式设计有效地减弱了相邻喷头带电射流之间的排斥，使喷头组中每 根针的效率接近单个针式喷头纺丝效率的极值。在电纺过程中，原料在电场力拉伸的作用下，从圆心到每一支不锈钢喷头的顶端按等夹角方向射出，其射流带高压电荷，喷射轨迹先为短暂的直线继而形成鞭动的螺旋线，飞向接收部件。而现有的常见的多针喷头的每支喷头是相互平行布置的，且间距较小，由于原料射流带有同种电荷会相互排斥进而削弱了电场对原料的拉伸，导致多喷头集成后的电纺效率远远低于单支喷头纺丝效率与数量的乘积。而本发明的多支原料射流是按一定的夹角形成，在飞行过程中间距不断加大，其电荷排斥的作用微弱，基本不对纺丝的效率构成影响。

优选地，每个喷头组由若干喷头组装而成；喷头的长度为6mm-30mm；喷头端部至接收部件内壁的距离为120mm-300mm；相邻喷头组的纵向间隔距离为125mm-305mm；且相邻喷头组的纵向间隔距离大于喷头端部至接收部件内壁的距离。

更优选地，单个喷头组通常是由4至12支不锈钢细管作为喷头组装而成；不锈钢细管的内径为0.6mm-1.5mm，以正多边形中心与顶点的连线方向布置，优选数量为6-8支。每支不锈钢细管喷头之间由金属导线连接并导通。

优选地，所述装置还包括：产物转移传送装置，设置在机架的底部的下方，用于接收并转移产物。

优选地，所述装置还包括：温湿度传感器，用于测定接收部件圆筒状空间内的温度和湿度。温湿度传感器设置在靠近接收部件的上方。

优选地，所述装置还包括：计量泵，用于按照设定的流量向进料接口处输送原料。

优选地，所述装置还包括：环境条件控制部件，用于调节机架内的环境条件。优选地，所述环境条件控制部件包括：直流风扇、加热灯和加湿器进风口，均设置在机架的内部。

计量泵流量、接收装置的电机转速、环境条件控制部件等均由控制装置设定参数。

优选地，所述接收部件的侧壁上还设置有刮板，用来将飞向接收部件的内壁的产物刮落。

优选地，所述接收部件为上下敞口的圆筒状结构。

优选地，所述接收部件的圆筒直径为300mm-800mm。

优选地，所述驱动部件包括皮带法兰环、电机皮带轮、皮带和直流电机；皮带法兰环设置在机架的底部，经电机皮带轮、皮带与直流电机连接驱动。

优选地，所述机架为金属材质；所述皮带法兰环为金属材质；所述接收部件为不锈钢材质，内壁镀有特氟龙(Teflon)；所述喷头组阵列集成组件的支撑体的材质是绝缘工程塑料；所述刮板为绝缘塑料材质。接收部件的下端与皮带法兰环连接，皮带法兰环由设置在机架上的3个托轮夹紧(定位)托起。接收部件通过金属材质的皮带法兰环与金属机架电子导通。

为达到上述的第二个目的，本发明采用下述技术方案：

本发明的高效笼状针式喷头静电纺丝装置的应用，其可用于制备各种材料体系的纳米纤维；优选适用于制备无机材料的纳米纤维；最优适用于制备介孔氧化铝纳米纤维、介孔氧化铝/氧化铈复合纳米纤维、柔性氧化铝纳米纤维。

采用本发明的高效笼状针式喷头静电纺丝装置制备纳米纤维时，包括以下步骤：

1)配制原料：

针对特定的目标产物，配制原料溶液，调节溶液粘度；

2)调节装置参数：

根据制备量，确定喷头组的安装数量；

根据工艺要求和喷头组的数量，计算并设定计量泵的输出量；

读取温湿度传感器的度数，根据工艺要求，确定是否打开环境条件控制部件；

3)纺丝：

开启计量泵，原料溶液经进料接口输送到支撑体的中空结构中，并分配到各个喷头组；

开启直流电机，皮带法兰环带动接收部件匀速转动；

开启高压电源，调节电压至相应工艺要求的数值，进行静电纺丝。

优选地，3)制备无机纳米纤维材料(如氧化铝)的纺丝：纺丝条件为电压(-18kV)-(-25kV)，流量10-20mL/h/喷头组，温度在20-30℃之间，湿度控制在10％-30％。

优选地，采用所述装备制备介孔氧化铝纳米材料时，1)配制原料为：将仲丁醇铝加入到正丙醇、异丁醇和乙酰丙酮的混合溶剂中，搅拌，其中仲丁醇铝的质量分数为10-30％；向前述混合液中加入无水乙醇和去离子水，之后滴加浓硝酸，搅拌，得到透明的铝溶胶；向铝溶胶中加入F127和聚乙烯醇水 溶液，其中Al³⁺：EtOH：F127的摩尔比为1：30-50：0008-0.018，得到可纺溶液，可纺溶液的粘度为100-200mPa·S。所述介孔氧化铝纳米纤维的表面由纳米级的氧化铝颗粒构成，具有介孔结构，孔结构均匀，平均孔径为4-8nm，比表面积为100-200m²/g。

优选地，采用所述装备制备介孔氧化铝/氧化铈复合纳米纤维时，1)配制原料为：将仲丁醇铝转移至无水乙醇溶剂中，搅拌，然后加入Ce(NO₃)₃·6H₂O，搅拌溶解，然后加入去离子水和HNO₃，水解；之后向其中加入表面活性剂F127，并加入聚乙烯醇水溶液，搅拌、溶解，得到透明的可纺溶液；其中，Al³⁺：Ce²⁺：乙醇：水：HNO₃：F127的摩尔比为1：0.02-0.1：10-50：1-3：3-8：0.008-0.01；可纺溶液的粘度为100-200mPa·S。所述介孔氧化铝/氧化铈纳米纤维的氧化铝含量为83-93wt％，CeO₂含量为7-17wt％；纳米纤维的表面由纳米级的氧化铝颗粒组成，纳米级的氧化铈颗粒均匀分散在氧化铝形成的介孔结构内，孔结构均匀，平均孔径为4-8nm，比表面积为60-160m²/g；氧化铝晶型为γ-氧化铝。

所述柔性氧化铝纳米纤维的直径为100-600nm，纤维均匀、连续；煅烧后的氧化铝纤维呈柔软棉絮状。

本发明的有益效果如下：

本装置可以用来形成各种材料体系的纳米纤维，尤其是无机陶瓷材料。

本装置配合合适的材料及工艺，可以制备出柔性无机陶瓷纳米纤维、介孔无机陶瓷纳米纤维、有机/无机复合纳米纤维等超细纤维和纳米纤维膜等材料。

本装置可以实现高效、连续、批量生产，且制备过程易于控制。

本装置的喷头组中每根针的效率接近单个针式喷头纺丝效率的极值(约20mL/h)。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的高效笼状静电纺丝装置的示意图。

图2示出本发明的高效笼状静电纺丝装置中喷头组及接收部件的俯视图。

图3示出本发明的高效笼状静电纺丝装置中接收部件的示意图。

图4示出本发明的高效笼状静电纺丝装置的俯视图。

图5示出实施例1得到的介孔氧化铝纳米纤维的高倍TEM图。

图6示出实施例2得到的介孔氧化铈/氧化铝纳米纤维的高倍TEM图。

图7示出实施例2得到的介孔氧化铈/氧化铝纳米纤维的SEM图.

图8示出实施例2得到的介孔氧化铈/氧化铝纳米纤维的氮吸附-脱附等温线及孔径分布图。

图9示出实施例2得到的介孔氧化铈/氧化铝纳米纤维的XRD图。

图10示出实施例4得到的介孔氧化铈/氧化铝纳米纤维的高倍TEM图。

图11示出实施例5得到的柔性氧化铝纳米纤维的SEM图。

图12示出实施例5得到的柔性氧化铝纳米纤维的照片。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1、2、3和4所示，是本发明的高效笼状针式喷头静电纺丝装置示意图，该装置包括：

机架3，底部为敞口；

喷头组阵列集成组件2(为圆柱形形状)，用于接收原料并将原料纺丝，设置在机架3的内部，包括支撑体201和若干喷头组1；支撑体201在其中心轴线方向为中空结构，中空结构的顶端与进料接口16连接；喷头组1与支撑体201的中空结构连通；喷头组1是等间距、纵向、环绕设置在支撑体201的外壁上；

直流高压电源7，经高压接线端子6向喷头组阵列集成组件2提供动力；

接收部件12，设置在机架3的内部，为上下均为敞口的圆筒形状，侧壁上设有若干孔；喷头组阵列集成组件2的设置有喷头组1的部分位于接收部件12的敞口空间内，接收部件12的中心轴线与喷头组阵列集成组件2的中心轴线重合；

驱动部件，用于驱动接收部件12旋转；包括皮带法兰环20、电机皮带轮9、皮带10和直流电机11；皮带法兰环20设置在机架3的底部，直流电机11带动电机皮带轮9，电机皮带轮9带动皮带10，皮带10带动皮带法兰环20；

产物转移传送装置21(例如为传送带)，设置在机架3的底部的下方，用 于接收并转移产物。

喷头组阵列集成组件2设置在机架3的中心部位，并位于接收部件12的圆筒状空间的中心部位。接收部件12在电纺过程中以一定的速度连续旋转，来避免未干燥的纤维产物的粘连以及不均匀堆积。接收部件12侧壁上的打孔处理是为了配合外加的循环气流来催进原料中溶剂的挥发，而这一点对目标纳米纤维的形成非常重要。本发明的装置采用多喷头组设计、以内外同心圆的方式分别布置喷头组和接收部件；喷头组的间隔设计有效地减弱了相邻喷头带电射流之间的排斥，使喷头组中每根针的效率接近单个针式喷头纺丝效率的极值(约20mL/h)。

所述喷头组阵列集成组件2的支撑体201的材质是绝缘工程塑料。

单个喷头组1通常由4至12支不锈钢细管作为喷头组装而成；不锈钢细管的内径为0.6mm-1.5mm，长度为6mm-30mm，以正多边形中心与顶点的连线方向布置，优选数量为6-8支。每支不锈钢细管喷头之间由金属导线连接并导通。若干喷头组1之间由金属导线连通，金属导线嵌入支撑体201的工程塑料内并延伸到高压接线端子6。

所述装置还包括：温湿度传感器18，用于测定接收部件12圆筒状空间内的温度和湿度。温湿度传感器18设置在靠近接收部件12的上方。

所述装置还包括：计量泵4，用于测定流入进料接口16的原料的输出量。

所述装置还包括：环境条件控制部件，用于调节机架3内的环境条件。所述环境条件控制部件包括：直流风扇15、加热灯14和加湿器进风口17，均设置在机架3的内部。所述直流风扇15、加热灯14和加湿器进风口17依次设置在机架3的顶部的下方、接收部件12的上方。

喷头组阵列集成组件2中心的中空结构是作为输料管路。计量泵4的进料口经管线与原料储罐5连通，出料口经输料管与进料接口16连接。原料从原料储罐5由计量泵4控制输出量后经进料接口16进入支撑体201的中空结构内，最后经喷头组1喷出。本发明的装置在电纺过程中，原料在电场力拉伸的作用下，从圆心到每一支不锈钢喷头的顶端按等夹角方向射出，其射流带高压电荷，喷射轨迹先为短暂的直线继而形成鞭动的螺旋线，飞向接收部件。而现有的常见的多针喷头的每支喷头是相互平行布置的，且间距较小，由于原料射流带有同种电荷会相互排斥进而削弱了电场对原料的拉伸，导致多喷头集成后的电纺效率远远低于单支喷头纺丝效率与数量的乘积。而本发明的多支原料射流是按一定的夹角形成，在飞行过程中间距不断加大，其电 荷排斥的作用微弱，基本不对纺丝的效率构成影响。

所述接收部件12的侧壁上还设置有刮板13，刮板13在接收部件12旋转时固定不动，用来将飞向接收部件12的内壁的产物刮落。刮板13为绝缘塑料材质。接收部件12为上下敞口的圆筒状结构，圆筒直径为300mm-800mm。

所述机架3为金属材质；所述皮带法兰环20为金属材质；所述接收部件12为不锈钢材质，内壁镀有特氟龙(Teflon)。接收部件12的下端与皮带法兰环连接，皮带法兰环由设置在机架上的3个托轮19夹紧(定位)托起。机架3的外部设置有控制装置8，用来设定计量泵流量、接收装置的电机转速、环境条件控制部件等的参数。

接收部件12通过金属材质的皮带法兰环20与金属机架3电子导通。

直流高压电源7的输出接线端经导线与高压接线端子6相连。机架3的接地端子经地线与建筑的等电势端子与大地相导通。

采用本发明的高效笼状针式喷头静电纺丝装置制备纳米纤维的方法，包括以下步骤：

1)原料配制：针对特定的目标产物，配制原料溶液，调节溶液粘度在100-2000mPa·S；

2)根据制备量的需要，确定喷头组1的安装数量；

3)根据工艺要求和喷头组的数量计算并设定计量泵4的输出量；

4)读取温湿度传感器18的度数，根据工艺要求决定是否打开灯14、加湿器(湿气由加湿器进风口17导入)、直流风扇15等部件；

5)开启计量泵4，将原料溶液经进料接口16输送到支撑体201的中空结构中，并分配到各个喷头组1；

6)开启直流电机11，经皮带法兰环20带动接收部件12匀速转动；

7)开启高压电源7，调节电压至相应工艺要求的数值，进行静电纺丝。

当原料溶液输送到各个喷头的尖端时，在电场力的作用下原料溶液被极化、拉伸、喷射、裂分，产生静电纺丝效应，形成向圆周方向喷射的射流，飞向旋转的接收部件12；原料射流在飞行过程中部分溶剂挥发，细小的纤维析出成为固态，在接收部件12的圆筒状内壁附着并伴随着溶剂的进一步挥发和干燥；接收部件12的刮板13在直流风扇15带来的向下气流的作用下，将收集的纤维产物刮落，承载在产物转移传送带21上被运走、收集。

实施例1

(1)将3.0790g仲丁醇铝加入到有3.12mL正丙醇、2.08mL异丁醇、以 及1.57mL乙酰丙酮的混合溶剂中，搅拌，密封1h，形成淡黄色溶液；向淡黄色溶液中加入无水乙醇和0.7g去离子水，然后再缓慢滴加1.63mL浓硝酸，搅拌5-6h，得到透明的铝溶胶；向铝溶胶中加入F127，然后加入3-15wt％质量分数的聚乙烯醇水溶液10g，室温下搅拌1-2h至形成透明均匀的可纺溶液。其中，Al³⁺：EtOH：F127的摩尔比为1：30-50：0008-0.018，可纺溶液的粘度控制在100-200mPa·S。

(2)纺丝过程：将(1)得到的可纺溶液装配至本发明的装置中，进行纺丝。喷头组安装数为4，喷头端部至支撑体外壁的距离L1＝25mm，喷头端部至接收部件12内壁的距离L2＝200mm，每喷头组的喷头数为6，相邻喷头组的纵向间隔距离L3＝225mm，纺丝条件：电压为(-18kV)-(-25kV)，进料速率为每喷头组10-20mL/h，控制环境温度20-30℃，湿度<10％,得到凝胶纤维。

(3)将上述凝胶纤维置于烘箱中(80℃)保存12h以上，然后以5-10℃/min升温至600℃，保存8-12h，再以10℃/min升至700-1000℃保存1-2h，得到介孔氧化铝纳米纤维。

所得到的氧化铝纳米纤维，直径在200-500nm之间，表面由纳米级的氧化铝颗粒构成(见图5)，形成具有介孔结构的纳米纤维，比表面积大可达到200m²/g，孔结构均匀4-8nm，氧化铝晶型为γ-Al₂O₃。

正丙醇、异丁醇、乙酰丙酮的用量一般分别为3-5mL、2-5mL、1-2mL。淡黄色溶液中，仲丁醇铝的质量分数为10-30wt％。去离子水的用量一般为0.5-1g。加入浓硝酸后通常搅拌5-6h。聚乙烯醇水溶液的用量一般为10-20g(5-15wt％)。

实施例2

(1)将3.079g仲丁醇铝快速转移至32g无水乙醇中，搅拌，然后加入Ce(NO₃)₃·6H₂O>3，水解6-8h；然后，加入3g表面活性剂F127，加入质量分数3-15wt％的PVA水溶液10g，搅拌、溶解，形成透明的可纺溶液；控制可纺溶液的粘度在100-200mPa·S；

(2)将(1)得到的可纺溶液装配至本发明的装置中，进行纺丝。喷头组安装数为1，喷头端部至支撑体外壁的距离L1＝25mm(即约为喷头长度)，喷头端部至接收部件12内壁的L2＝200mm(即接收距离)，每喷头组的喷头数为6，相邻喷头组的纵向间隔距离L3＝225mm，纺丝条件：电压 (-18kV)-(-20kV)，进料速率为每喷头组10-20mL/h，，温度在20-30℃之间，湿度控制在10-30％之间得到凝胶氧化铝/氧化铈复合凝胶纤维；

(3)将上述复合凝胶纤维置于马弗炉中，以5-10℃/min从室温升至600℃，然后，在600℃下保存8-12h，然后，再以10℃/min从600℃升至700-1000℃，在此温度下保存1-2h。得到不同结晶结构的介孔氧化铝/氧化铈纳米纤维。

所得到的CeO₂/Al₂O₃复合纤维直径在100-500nm之间(见图6)，其中氧化铝含量93wt％，CeO₂含量7wt％；纳米纤维表面有几纳米的氧化铝颗粒组成，几纳米的氧化铈颗粒均匀分散在氧化铝的介孔结构内(图7)，平均孔径为4nm，比表面积达到160m²/g(见图8)；氧化铝晶型为γ-氧化铝(见图9)。

实施例3

与实施例2的不同之处是：步骤(1)中，加入0.2171g Ce(NO₃)₃·6H₂O；采用与实施例2相同的装置装配参数进行纺丝，步骤(2)和步骤(3)与实施例2相同。

所得到的所得到的CeO₂/Al₂O₃复合纤维直径在100-500nm之间，其中氧化铝含量88wt％，CeO₂含量12wt％；纳米纤维表面有几纳米的氧化铝颗粒组成，几纳米的氧化铈颗粒均匀分散在氧化铝的介孔结构内，平均孔径为6nm，比表面积达到120m²/g。

实施例4

与实施例2的不同之处是：步骤(1)中，加入0.3256g Ce(NO₃)₃·6H₂O，采用与实施例2相同的装置装配参数进行纺丝，步骤(2)和步骤(3)与实施例2相同。

所得到的纳米纤维，直径在100-500nm之间，其中氧化铝含量83wt％，CeO₂含量为17wt％；纳米纤维表面由几纳米的颗粒构成，氧化铈粒径为几纳米，均匀分散于氧化铝介孔结构内(见图10)，介孔的平均孔径在4nm，比表面积为90m²/g。

实施例5

(1)称量0.148g MgSO₄溶解于6mL去离子水中；溶解完全后，再称量5.106g异丙醇铝，溶解；同时加入8mL无水乙醇；然后称量1.876g>3)₃·9H₂O，溶解后，滴加7mL>3；30℃水浴下搅拌5-6h，水解完全后得到透明的铝溶胶。再向得到的铝溶胶中加入0.5-2.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌溶解1h以上，至形成透明的可纺溶液；可纺溶液粘度控制在100-200mPa·S左右。

(2)将上述可纺溶液注入使用本发明的装置中，进行纺丝，采用与实施例1相同的装置装配参数进行纺丝，纺丝条件：电压为(-15kV)-(-25kV)，每喷头组进料速率为10-20mL/h，，控制环境的温度15-30℃，湿度10-30％，得到凝胶纤维。

(3)将上述凝胶纤维置于烘箱(80℃)中保存12h以上，进一步蒸发除去纤维中的乙醇和水溶剂。然后将凝胶纤维置于马弗炉中，从室温升温至500℃，升温速率控制在1-2℃/min，保持1-2h，然后再升温至600-1000℃保存1-2h后，升温速率控制在5-10℃/min。得到氧化铝陶瓷纤维。

所得到的γ-Al₂O₃陶瓷纤维直径为100-500nm，由纳米级别的氧化铝颗粒构成，其中氧化铝含量96wt％，氧化镁含量4wt％。

实施例6

(1)称取9.66g结晶氯化铝，加入至45mL去离子水中，搅拌、溶解，然后加入0.3168g四水硝酸钙，1.12mL正硅酸乙酯，搅拌10min，加入2.7g铝粉，90℃下回流5h；向水解后的溶胶溶液中加入45mL乙醇，然后，再加入0.5-2.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌、溶解后得到可纺溶液；可纺溶液粘度控制在100-200mPa·S。

(2)将上述溶液采用本发明的装置进行纺丝，采用与实施例1相同的装置装配参数进行纺丝，纺丝条件：电压(-18kV)-(-25kV)，每喷头组流量10-20mL/h，，温度20-30℃，湿度10-30％，得到凝胶纤维。

(3)将上述凝胶纤维置于烘箱(80℃)中保存12h以上，使纤维中残余的水和乙醇溶剂挥发。然后将纤维膜置于马弗炉中，从室温升至500℃，升温速率1-2℃/min，保持1-2h，然后再升温至600-1000℃，升温速率5-10℃/min，保持1-2h，自然降温至室温。得到不同晶型的氧化铝陶瓷纤维。

所得到的氧化铝陶瓷纤维，直径在200-600nm，纤维均匀、连续(见图11)；其中氧化铝占95wt％，氧化硅占4wt％，氧化钙1wt％。煅烧后的氧化铝纤维成柔软的棉絮状(见图12)。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。