[發明專利]微流控紡絲裝置、螺旋型核殼結構導電纖維及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011575034.5
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112593302A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 趙遠錦;郭佳慧;王健;王月桐;余筠如
• 申請（專利權）人: 南京鼓樓醫院
• 主分類號: D01D5/34
• 分類號: D01D5/34;G01B7/16;G01L1/18;G01L1/22
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐燕

1.一種微流控紡絲裝置，其特征在于，包括內相毛細管（1）、中間相毛細管（2）、觀察毛細管（3）和外相毛細管（4），所述中間相毛細管（2）同軸套接于內相毛細管（1）后部，所述外相毛細管（4）同軸套接于中間相毛細管（2）后部，所述觀察毛細管（3）位于中間相毛細管（2）和外相毛細管（4）接口處。

2.根據權利要求1所述的微流控紡絲裝置，其特征在于：還包括內相進液裝置（5）、中間相進液裝置（6）和外相進液裝置（7），所述內相進液裝置（5）、中間相進液裝置（6）和外相進液裝置（7）結構相同，均包括注射泵和注射器連接針頭，注射泵通過導管與注射器連接針頭接通，所述內相進液裝置（5）的注射器連接針頭通過導管與內相毛細管（1）連通，形成內相流體流通管道；中間相進液裝置（6）的注射器連接針頭通過導管與中間相毛細管（2）連通，形成中間相流體流通通道；外相進液裝置（7）的注射器連接針頭通過導管與外相毛細管（4）連通，形成外相流體流通通道，內相流體、中間相流體和外相流體的流向相同。

3.根據權利要求2所述的微流控紡絲裝置，其特征在于：所述內相毛細管（1）、中間相毛細管（2）、觀察毛細管（3）和外相毛細管（4）均為玻璃毛細管，所述內相毛細管（1）、中間相毛細管（2）、觀察毛細管（3）和外相毛細管（4）的各接口處均用透明環氧樹脂進行密封。

4.根據權利要求3所述的微流控紡絲裝置，其特征在于：所述內相毛細管（1）的流出端為尖錐形，內相毛細管（1）的內徑為60～100μm；所述中間相毛細管（2）的流出端為紡錘形，中間相毛細管（2）的內徑為80～120μm；所述外相毛細管（4）的流出端為圓形，外相毛細管（4）的內徑為580μm或800μm；所述觀察毛細管（3）為方形毛細管。

5.一種螺旋型核殼結構導電纖維的制備方法，其特征在于，采用權利要求1～4任一項所述的微流控紡絲裝置制備，包括以下步驟：

S1、組裝微流控紡絲裝置；

S2、配制中間相水凝膠前體溶液、內相導電溶液和外相固化溶液，按先后順序分別導入到步驟S1組裝的微流控紡絲裝置中，所有流體同向流動，呈層流狀態，調整各相流速比，最終固化后形成螺旋型核殼結構導電纖維。

6.根據權利要求5所述的螺旋型核殼結構導電纖維的制備方法，其特征在于：所述內相導電溶液選用導電MXene水溶液，所述中間相水凝膠前體溶液選用海藻酸鈉水溶液，所述外相固化溶液選用氯化鈣水溶液。

7.根據權利要求5所述的螺旋型核殼結構導電纖維的制備方法，其特征在于：步驟S2中，所述中間相水凝膠前體溶液先導入中間相毛細管（2）中，所述內相導電溶液后導入內相毛細管（1）中，得到層流狀態的核殼結構纖維，再將外相固化溶液導入外相毛細管（4）中，以固化中間相水凝膠前體溶液，從而復刻溶液層流狀態結構；通過調節各相流體流速參數，實現對螺旋型核殼結構導電纖維的螺距和核鞘比的調節，且螺旋型核殼結構導電纖維的螺距調節范圍為400～1200μm，壁厚調節范圍為30～110μm，進而實現對螺旋型核殼結構導電纖維的電學性能和機械性能的調控。

8.一種螺旋型核殼結構導電纖維，其特征在于，采用權利要求5～7任一項所述的制備方法制得。

9.根據權利要求8所述的螺旋型核殼結構導電纖維，其特征在于：所述螺旋型核殼結構導電纖維的直徑為80～200μm。

10.權利要求8或9所述的螺旋型核殼結構導電纖維在柔性電子系統中的應用，其特征在于，所述螺旋型核殼結構導電纖維在外部形變刺激下發生電學性能的相應變化。