导读：

近期，四川大学高分子科学与工程学院王宇特聘研究员团队受蚕吐丝抗普拉托-瑞利不稳定性（PRI）机制启发，提出一种序列交互式纤维-微流控纳米相分离（SIFMF-NPS）技术，实现了超韧纳米皮肤纤维（NSFs）的连续规模化制备，且NSFs在力学性能和多功能性上表现优异，为智能纺织品等领域提供新方案。相关研究以“Biomimetic Nanofabrication by Silkworm‐Inspired Spinning: A Supertough Nano‐Skin Fiber Through Sequenced Interactive Fiber‐Microfluidics”为题目，发表在期刊《Advanced Functional Materials》上。

本文要点：

1、受蚕丝中丝素蛋白与丝胶蛋白的交互作用机制启发，本研究提出一种序列交互式纤维-微流控纳米相分离（SIFMF-NPS）技术，用于克服Plateau-Rayleigh不稳定性（PRI），实现多功能、超韧性纳米皮肤纤维（NSF）的连续制备。

2、该技术通过界面溶胀、相互扩散、纳米相分离和界面共结晶过程，显著增强界面强度（达119 MPa，提高约100倍）和韧性（377 MJ/m²，提高约3倍），并赋予纤维高性能摩擦发电、运动传感与隔热功能。

3、SIFMF-NPS技术为规模化生产仿生功能纤维提供了新途径，在智能纺织品、可穿戴电子和先进复合材料等领域具有广阔应用前景。

图1：受蚕纺丝启发的抗PRI序列交互式纤维-微流体纳米相分离（SIFMF-NPS）概念示意图，用于大规模制备多功能超韧纳米皮肤纤维（NSF）。

SIFMF-NPS制备流程是一个受蚕丝纺丝启发的、连续的序列化过程，其核心在于通过界面相互作用与非溶剂诱导相分离（NIPS）的协同，在开放环境中实现微流体的稳定操控与纳米结构的定型。具体如下：

1、纤维基底制备：首先通过熔融纺丝（Melt Spinning）制备特定直径（如100 μm）的PVDF纤维芯。

2、同质溶液涂覆：将纤维芯牵引通过一个特制的“通道套通道”式微流控单元。其内通道精确输送PVDF溶液（如PVDF/DMF），利用固-液吸附作用在纤维表面形成均匀的微流体涂层。

3、非溶剂诱导相分离（NIPS）与快速固化：涂覆后的纤维立即进入外通道的非溶剂浴（如水）中。溶剂与非溶剂的瞬时相互扩散引发纳米尺度相分离，使聚合物溶液迅速固化为具有多孔结构的固体纳米鞘层。

4、界面共结晶与干燥：在此过程中，溶液溶剂使纤维表面溶胀，引发分子链相互扩散，并在后续干燥中形成强界面共结晶，最终得到兼具超强界面结合力和功能鞘层的纳米皮肤纤维（NSF）。

5、连续化生产：通过集成化设备调控牵引速度、溶液浓度等参数，可实现长达数千米的NSF连续、规模化制备。

图2：浸入非溶剂浴前，纤维基底特性对PRI行为的影响。

图3：为实现抗PRI的SIFMF-NPS技术所进行的工艺优化。

图4：通过抗PRI的SIFMF-NPS技术制备的NSF所具备的自增强界面性能与力学性能。

图5：调控NSF-100的纳米结构，以构建高性能NSF摩擦纳米发电机（NSF-TENG）。

图6：NSF-100作为高强度、可塑形的纤维构建单元，用于制备功能材料与器件的应用展示。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520366

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