[发明专利]4D打印仿神经纤维材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种4D打印仿神经纤维材料及其制备方法，该仿神经纤维材料包括：包括：第一导电层、压电层、第二导电层和绝缘层；所述压电层沿所述第一导电层的圆周方向包覆于所述第一导电层外侧，所述第二导电层沿所述压电层的圆周方向包覆于所述压电层外侧，所述绝缘层沿所述第二导电层的圆周方向包覆于所述第二导电层外侧。本发明的4D打印仿神经纤维材料及其制备方法，其结构和制备方法简单，电信号传导功能优良。

技术领域

本发明属于纤维材料技术领域，更具体地，涉及一种4D打印仿神经纤维材料及其制备方法。

背景技术

自然界中存在大量具有复级结构及特异功能的生物系统，对发明新型功能设备具有启发式的重要意义。例如，研究植物浮叶表面拓扑结构，在界面化学、环境工程等方面具有一定的应用潜力。模拟人类皮肤双层结构，通过仿生制备得到可压缩多功能生物传感器。以捕虫草为生物模型，通过光引发聚合耦合以制备具有交联密度梯度复合水凝胶，具有环境响应性。受动物羽毛、天然贝壳以及蝎子足等多种生物体多级结构的启发，在功能界面、电磁传感、能源环境和生物工程等多个领域有着广泛的应用前景。

仿动物神经纤维结构，耦合细胞生长基质等，在修复周围神经损伤疾病等生物医学工程领域已取得较大进展。目前，人工仿神经结构的研发仍然为该前沿领域热点。生物体的多种生理功能离不开生物电信号的传导，神经纤维是传导神经冲动电信号的结构基质，在集成电子、柔性器件以及生物医药等领域具有极大的应用前景。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种4D打印仿神经纤维材料及其制备方法，其目的在于提供一种电信号传导功能优良的仿神经纤维材料。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种仿神经纤维材料，包括：包括：第一导电层、压电层、第二导电层和绝缘层；

所述压电层沿所述第一导电层的圆周方向包覆于所述第一导电层外侧，所述第二导电层沿所述压电层的圆周方向包覆于所述压电层外侧，所述绝缘层沿所述第二导电层的圆周方向包覆于所述第二导电层外侧。

优选地，形成所述第一导电层和/或所述第二导电层的材料包括第一基质和第二基质；

所述第一基质包括聚吡咯或碳纳米管，所述第二基质包括聚乳酸或聚己内酯。

优选地，所述第一基质与所述第二基质的质量比为(1:100)-(1:10)。

优选地，形成所述压电层的材料包括聚偏氟乙烯和用于增强压电性能的杂化填料。

优选地，所述杂化填料包括炭黑、微晶纤维素、碳纳米管和钛酸钡中的至少一种；

和/或，所述聚偏氟乙烯与所述杂化填料的质量比为(4:1)-(10:1)。

优选地，形成所述绝缘层的材料包括聚乳酸或聚己内酯。

按照本发明的一个方面，还提供一种仿神经纤维材料的制备方法，用于制备上述仿神经纤维材料，包括：

由形成第一导电层的材料配制得到第一溶液；

由形成压电层的材料配制得到第二溶液；

由形成第二导电层的材料配制得到第三溶液；

由形成绝缘层的材料配制得到第四溶液；

由所述第一溶液、所述第二溶液、所述第三溶液和所述第四溶液，采用3D或4D打印技术，制备得到所述仿神经纤维材料。

优选地，将多巴胺单体、所述第一基质和第二基质在碱性条件下混合，所述第一基质与所述第二基质在多巴胺单体自聚合反应条件下，形成共混沉淀物；

将所述共混沉淀物分散于第一有机溶剂中，制备得到所述第一溶液和/或所述第三溶液；