[发明专利]一种仿生多组分纤维的制备方法及应用

权利要求书

1.一种用于制作超级电容器的仿生多组分纤维的制备方法，其特征在于：包括外壳层和多内核层，所述外壳层由机械性能优异的生物材料组成，所述多内核层由电学性能优异的生物材料组成，以保证仿生多组分纤维的拉伸性能和电学性能，并通过控制内核的个数及外壳和内核的厚度比例，精确调整纤维的拉伸性能和电学性能；所述的外壳层和多内核层通过多组分微流控技术制备得到；

用于制备内核层的电学性能良好的内核溶液为碳纳米管溶液、导电聚合物溶液或MXene溶液；所述用于制备外壳层的机械性能良好的壳层前驱溶液为聚氨酯溶液PU、聚偏氟乙烯溶液PVDF、或海藻酸钠溶液Na-Alg；所述用于固化外壳前驱液的固化溶液为酒精溶液、去离子水溶液或氯化钙溶液；

所述的仿生多组分纤维可连续生成，直径为400-600μm，其中外壳厚度可控制为350-550μm；兼具优异的拉伸性能和电学性能；

其制备包括以下步骤：

（1）制备多组分微流控装置：通过将若干个拉伸成锥形的毛细管作为内核流体通道，同轴地组装到作为壳层前驱溶液通道的中间相毛细管中，再将所有毛细管同轴地插入用于固化壳层前驱溶液流体通道的外相收集毛细管中；

（2）配制用于制备内核层的电学性能良好的内核溶液、用于制备外壳层的机械性能良好的壳层前驱溶液以及用于固化外壳前驱液的固化溶液；分别通入步骤（1）中的若干个毛细管内核流体通道、中间相毛细管流体通道以及外相收集毛细管流体通道中，并使所有流体同向流动；

（3）通过调整各相溶液的流速，实现对多组分纤维的核壳比的精确控制；通过调整微流控装置的内核流体通道的数量，实现对多组分纤维的内核数量的精确控制；从而实现对多组分纤维的机械性能和电学性能的调控；

步骤（1）中，利用透明环氧树脂在必要的毛细管接口处进行密封；

利用各相溶液之间呈现层流状态的性质，形成与毛细管截面结构相对应的多组分纤维。