[发明专利]形成纤维状结构的方法、纤维状结构和具有纤维状结构的装置

说明书

根据本发明的实施方式，提供了一种形成纤维状结构的方法。该方法包括使前体材料排布体经受热拉伸过程以形成纤维状结构，前体材料排布体包括具有第一熔点的第一材料的预成形件，以及预成形件的内部空间中的第二材料，第二材料具有高于第一熔点的第二熔点，其中，热拉伸过程包括使预成形件和第二材料经受加热过程以将预成形件加热到用于形成纤维状结构的熔融状态，其中，被加热的第二材料保持在固态状态，并且其中，所形成的纤维状结构包括第一材料和第二材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月19日提交的申请号为10201809239U的新加坡专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

各种实施方式涉及一种形成纤维状结构的方法，通过该方法获得的纤维状结构，以及具有纤维状结构的装置。

背景技术

纤维，作为材料的一种自然形式，在包括通信、遥感、能量收集等的各种应用中起重要作用。为了实现复杂的功能并改善性能，因此需要多材料纤维。通过结合不同的材料，可以调整单个纤维的电子、机械、热学或光学性质。

纤维热拉伸技术被用于大型纤维制造。它从宏观结构的(macrostructured)预成形件开始，并且预成形件在被加热的同时被拉伸成微纤维(microfiber)。为了成功实现拉伸过程，预成形件中使用的所有材料必须拥有类似的熔点。因此，它在基础上限制了可以集成在单个纤维中的材料的选择。例如，具有高熔点的材料只能通过二氧化硅预成形件使用传统的纤维热拉伸技术来拉制，同时所得纤维的柔性和几何形状都受到限制。为了解决这种限制，已经开发了几种方法。最直接的方法是聚合物涂层，但它受到形成复杂的几何形状的限制。另一种方法是将材料沉积到拉伸后的纤维的内/外表面上。然而，它需要高精度的过程控制，这导致高成本和低产量。而且，所得纤维在微观结构上的均匀性差。还开发了原位合成(in-situ synthesis)方法。它利用纤维作为坩埚(crucible)，并随着拉伸过程的进行合成高熔点的材料。这种方法是巧妙的，但在材料上也具有局限性，并且必须小心地选择适当的化学反应。解决这些限制又不牺牲几何复杂性是挑战性的。

发明内容

本发明在独立权利要求中限定。在从属权利要求中限定了本发明的进一步的实施方式。

根据一个实施方式，提供了一种形成纤维状结构的方法。该方法可以包括使前体材料排布体经受热拉伸过程以形成纤维状结构，该前体材料排布体包括第一材料的预成形件和位于该预成形件的内部空间中的第二材料，所述第一材料具有第一熔点，所述第二材料具有高于第一熔点的第二熔点，其中所述热拉伸过程包括：使预成形件和第二材料经受加热过程以将预成形件加热到用于形成纤维状结构的熔融状态，其中被加热的第二材料保持在固态，并且其中所形成的纤维状结构包括所述第一材料和所述第二材料。

根据一个实施方式，提供了通过本文公开的方法获得的纤维状结构。

根据一个实施方式，提供了一种具有本文公开的纤维状结构的装置。

附图说明

在附图中，类似附图标记通常在所有不同的视图中指向类似的部分。附图不一定是按比例的，其重点通常在于展示本发明的原理。在以下描述中，本发明的各种实施方式通过参考以下附图描述，其中：

图1示出了根据各种实施方式的、形成纤维状结构的方法。

图2A示出了根据各种实施方式的、在结合了由高熔点材料制成的线体的情况下的热拉伸的示意图。

图2B示出了所获得的具有二氧化硅芯和聚碳酸酯(PC)包覆体的纤维的横截面的光学显微图像，图2C示出了所获得的具有铜芯和聚碳酸酯(PC)包覆体的纤维的横截面的扫描电子显微(SEM)图像，图2D显示了所获得的具有镍铬合金芯和聚碳酸酯(PC)包覆体的纤维的横截面的扫描电子显微(SEM)图像。