[发明专利]微流控纺丝装置、螺旋型核壳结构导电纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种微流控纺丝装置，其特征在于，包括内相毛细管（1）、中间相毛细管（2）、观察毛细管（3）和外相毛细管（4），所述中间相毛细管（2）同轴套接于内相毛细管（1）后部，所述外相毛细管（4）同轴套接于中间相毛细管（2）后部，所述观察毛细管（3）位于中间相毛细管（2）和外相毛细管（4）接口处。

2.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于：还包括内相进液装置（5）、中间相进液装置（6）和外相进液装置（7），所述内相进液装置（5）、中间相进液装置（6）和外相进液装置（7）结构相同，均包括注射泵和注射器连接针头，注射泵通过导管与注射器连接针头接通，所述内相进液装置（5）的注射器连接针头通过导管与内相毛细管（1）连通，形成内相流体流通管道；中间相进液装置（6）的注射器连接针头通过导管与中间相毛细管（2）连通，形成中间相流体流通通道；外相进液装置（7）的注射器连接针头通过导管与外相毛细管（4）连通，形成外相流体流通通道，内相流体、中间相流体和外相流体的流向相同。

3.根据权利要求2所述的微流控纺丝装置，其特征在于：所述内相毛细管（1）、中间相毛细管（2）、观察毛细管（3）和外相毛细管（4）均为玻璃毛细管，所述内相毛细管（1）、中间相毛细管（2）、观察毛细管（3）和外相毛细管（4）的各接口处均用透明环氧树脂进行密封。

4.根据权利要求3所述的微流控纺丝装置，其特征在于：所述内相毛细管（1）的流出端为尖锥形，内相毛细管（1）的内径为60～100μm；所述中间相毛细管（2）的流出端为纺锤形，中间相毛细管（2）的内径为80～120μm；所述外相毛细管（4）的流出端为圆形，外相毛细管（4）的内径为580μm或800μm；所述观察毛细管（3）为方形毛细管。

5.一种螺旋型核壳结构导电纤维的制备方法，其特征在于，采用权利要求1～4任一项所述的微流控纺丝装置制备，包括以下步骤：

S1、组装微流控纺丝装置；

S2、配制中间相水凝胶前体溶液、内相导电溶液和外相固化溶液，按先后顺序分别导入到步骤S1组装的微流控纺丝装置中，所有流体同向流动，呈层流状态，调整各相流速比，最终固化后形成螺旋型核壳结构导电纤维。

6.根据权利要求5所述的螺旋型核壳结构导电纤维的制备方法，其特征在于：所述内相导电溶液选用导电MXene水溶液，所述中间相水凝胶前体溶液选用海藻酸钠水溶液，所述外相固化溶液选用氯化钙水溶液。

7.根据权利要求5所述的螺旋型核壳结构导电纤维的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述中间相水凝胶前体溶液先导入中间相毛细管（2）中，所述内相导电溶液后导入内相毛细管（1）中，得到层流状态的核壳结构纤维，再将外相固化溶液导入外相毛细管（4）中，以固化中间相水凝胶前体溶液，从而复刻溶液层流状态结构；通过调节各相流体流速参数，实现对螺旋型核壳结构导电纤维的螺距和核鞘比的调节，且螺旋型核壳结构导电纤维的螺距调节范围为400～1200μm，壁厚调节范围为30～110μm，进而实现对螺旋型核壳结构导电纤维的电学性能和机械性能的调控。

8.一种螺旋型核壳结构导电纤维，其特征在于，采用权利要求5～7任一项所述的制备方法制得。

9.根据权利要求8所述的螺旋型核壳结构导电纤维，其特征在于：所述螺旋型核壳结构导电纤维的直径为80～200μm。

10.权利要求8或9所述的螺旋型核壳结构导电纤维在柔性电子系统中的应用，其特征在于，所述螺旋型核壳结构导电纤维在外部形变刺激下发生电学性能的相应变化。