专利名称：具有多级微纳米结构的弹性纤维及其仿生制备方法
技术领域：
本发明属于高分子纤维材料技术领域，具体来说是涉及一种具有多级微纳米结构的弹性纤维及其仿生制备方法，与仿生科学、微纳米技术、材料科学和纤维纺织技术有关。
背景技术：
自然界中，许多天然的生物材料，如荷叶、蝴蝶翅膀、水黾腿、蚊子复眼、鱼鳞、壁虎脚等，进化了上亿年而具有完美的多级微纳米结构。也正是由于这种多级微纳米结构，这些天然的生物材料具有许多独特的功能，如超憎水性、自清洁、结构颜色、抗反射、防雾、抗污染、减阻、可逆粘合等。基于仿生学原理，模仿天然生物材料的多级微纳米结构，设计、制备新型的结构和功能材料，已成为材料科学领域里的一个重要发展方向。蜘蛛丝是一种著名的、天然的弹性纤维，它具有许多优秀的性质和功能，如非凡的力学性能、极好的形状记忆效应、高的阻尼能力、有方向的水收集性、一定的生物吸附能力、 出色的生物相容性等。正是由于这些优秀的性质，蜘蛛丝已经被开发用在航空航天、军事、 建筑、农业、水收集、生物医学等领域。进一步的调查发现，蜘蛛丝这些优秀的性质和功能， 主要归功于两个方面的原因(1)蜘蛛丝的独特天然的纺丝过程；(2)蜘蛛丝的多级微纳米结构。据文献报道，通过模仿蜘蛛丝的多级微纳米结构，如模仿蜘蛛牵引丝的蛋白纳米晶增强无定型相结构，或者模仿蜘蛛俘获丝的周期性轴节结构，人们已经开发了几种有特色的结构和功能纤维材料。通过改进的凝固浴基于的纤维纺丝技术，制备了一种单壁碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维，该纤维具有极高的强度和韧性；通过多重脉冲气相渗透技术，生产了一种金属锌、钛或者铝注入的蜘蛛丝，该修饰的蜘蛛丝具有提高的强度和刚度；将尼龙纤维浸入聚合物溶液中，然后水平地将纤维从溶液中拉出并干燥，通过该过程，制造了一系列的人工蜘蛛丝，该人工蜘蛛丝具有周期性的轴节结构，这种周期性的轴节结构可以驱使小水滴在纤维上有方向性地移动；通过共轴电纺和电喷结合的方法，设计了一种聚乙烯醇 /聚苯乙烯复合纤维，该纤维具有珠线相连的异质结构。从这些具有多级微纳米结构纤维的报道中，可以发现，一方面，纤维的制备方法是极其重要的，另一方面，还没有具有多级微纳米结构弹性纤维的报道。聚氨酯弹性体具有隔音、绝热、耐磨、耐油、耐光、抗老化、形状记忆等特点，被广泛用于航空、机电、船舶、车辆、土木建筑、轻工、纺织等领域。聚氨酯弹性体已经被用作原材料去制备知名的弹性纤维-氨纶，该弹性纤维具有伸长率大、弹性回复率高、耐疲劳性优越、 染色性好等优点。此外，聚氨酯弹性体和蜘蛛丝蛋白具有许多相似的结构特征，如嵌段型分子链、稳定的酰胺键、丰富的氢键等。因此，选用聚氨酯弹性体作为主体材料去制备具有多级微纳米结构的弹性纤维，将具有重要意义。微纳米技术，是指采用一定方法和技术手段，如模板法、激光刻蚀技术、相分离法、 静电纺丝技术、自组装法、喷雾干燥技术、化学合成法、等离子体技术、原位复合法、物理共混技术等，使材料在微观和纳观尺度上具有与天然生物材料相似完美的微纳米结构，进而赋予材料最佳的综合性能。以聚氨酯弹性体为基体材料，同时引入纳米粒子，并采用微纳米技术，制备具有多级微纳米结构的弹性纤维，将是一种新的挑战。据报道，在蜘蛛丝天然的纺丝过程中，首先，形成了高浓度的蛋白溶液，并被储存在丝腺体的内腔中。接着，蛋白溶液流进逐渐变尖细的纺丝导管中，伴随着水溶剂的抽出、 离子的交换、以及PH值的改变，丝蛋白在纺丝导管中开始自组装，形成具有多级微纳米结构的初始丝。最后，所形成的初始丝从纺丝导管中挤出，在空气中被拉伸，同时在空气中被干燥、移除残余的水溶剂，得到最终的蜘蛛丝。在这个天然的纺丝过程中，一个关键的程序是在逐渐变尖细的纺丝导管中，丝蛋白在氢键和憎水作用的驱动下首先自组装成β片， 并进一步组装成软的微胶粒(直径10 lOOnm)，紧接着微胶粒又转变成亚稳态的液晶结构；在水溶剂的抽出、离子交换以及PH值转变的触发下，亚稳态的液晶结构进一步转变成更多的β片结构，最后，具有多级微纳米结构的初始丝在纺丝导管中就形成了。在传统人造纤维的纺丝过程中，这个程序通常是很难出现的。鉴于以上的背景介绍，本发明尝试，直接模仿蜘蛛丝天然的纺丝过程，以聚氨酯弹性体为主体材料，同时引入纳米粒子，并采用微纳米技术，仿生制备具有多级微纳米结构的弹性纤维，并提出其独特的仿生制备方法和纺丝工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多级微纳米结构的弹性纤维及其仿生制备方法， 即通过直接模仿蜘蛛丝天然的纺丝过程，制备具有多级微纳米结构的弹性纤维，并提出其独特的仿生制备方法和纺丝工艺。本发明中，所制备的具有多级微纳米结构的弹性纤维有以下8种①其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽；②其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽，其纤维内部还含有纳米粒子，纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径；③其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维(如图la、lb、lc和Id)，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有纳米粒子，纤维表面微球和纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径；④其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维(如图h、2b、2c和2d)，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米 8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还含有纳米粒子，纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径；⑤其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维(如图3a、3b、3c和3d)，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米 8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还同时含有纳米粒子和纳米粒子诱导生成的400纳米 1. 2微米尺寸的球体，纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径；⑥其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，是螺旋型弹性纤维，其纤维表面仅仅具有凹凸结构；⑦其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，是螺旋型弹性纤维，其纤维表面仅仅具有凹凸结构，其纤维内部还含有纳米粒子，纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径；⑧其中一种具有多级微纳米结构的弹性纤维(如图^、4b、k和4d)，是螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有纳米粒子，纤维表面微球和纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径。本发明中，其仿生制备方法1主要用于制备以上8种纤维中的第①种纤维，主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 1 0. 4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N，N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 05 0. 2克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时， 导管的内径为0.2 0.7毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中或者空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的2 10倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的弹性纤维。本发明中，其仿生制备方法2主要用于制备以上8种纤维中的第②、③、④、⑤种纤维，主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.1 0.4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)1 20 5 20称取一定质量的纳米粒子，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0.05 0. 2克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时， 导管的内径为0.2 0.7毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中或者空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的2 10倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的弹性纤维。 本发明中，其仿生制备方法3主要用于制备以上8种纤维中的第⑥种纤维，主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 1 0. 4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N，N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 05 0. 2克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时， 导管的内径为0.2 0.7毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的0 6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于 10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的弹性纤维。本发明中，其仿生制备方法4主要用于制备以上8种纤维中的第⑦、⑧种纤维，主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.1 0.4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)1 20 5 20称取一定质量的纳米粒子，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0.05 0. 2克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时， 导管的内径为0.2 0.7毫米。
(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的0 6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于 10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的弹性纤维。本发明中，其仿生制备方法1和2中的纺丝工艺装置图(见图如和恥)，主要包括压力控制装置1、至少带有可移动活塞21和导管22的储存容器2、成丝水槽3、传递装置 4、拉伸装置5、干燥装置6和收集装置7 ；压力控制装置1与活塞21相连，通过压力控制装置1来调节可移动的活塞21前进的速度，从而控制储存容器2中纺丝溶液进入导管22的速度；储存容器2上的活塞和导管可灵活装卸，以方便清洗和更换；成丝水槽3的下部和上部分别有一个进水口 32和出水口 31，以便随时添加、更换并循环利用自来水；储存容器2 的导管22从成丝水槽3的下部进入自来水中，纺丝溶液经由导管挤压进入成丝水槽的自来水中并固化成丝；传递装置4设置在成丝水槽的自来水中(见图5a，主要适用于纤维F在水W中进行拉伸处理)，或者设置在成丝水槽的自来水外(见图恥，主要适用于纤维F在空气中进行拉伸处理)，传递装置的作用主要是经过其转轴旋转，将形成的纤维向目标方向转移；拉伸装置5在传递装置4的正上方，通过控制拉伸装置5上转轴的转速，来对经过传递装置4转移过来的纤维进行拉伸处理；经过拉伸处理的纤维经由干燥装置6进行干燥，以除去残余的溶剂；最后，被干燥的纤维经由收集装置7上导丝轴的转绕进行收集。本发明中，其仿生制备方法3和4中的纺丝工艺装置图(见图6)，主要包括压力控制装置1、至少带有可移动活塞21和导管22的储存容器2、磁力搅拌装置8、成丝水槽3、 传递装置4、拉伸装置5、干燥装置6和收集装置7 ；压力控制装置1与活塞21相连，通过压力控制装置1来调节可移动的活塞21前进的速度，从而控制储存容器2中纺丝溶液进入导管21的速度；储存容器上的活塞21和导管22可灵活装卸，以方便清洗和更换；磁力搅拌装置8置于成丝水槽3下面，成丝水槽3内的底部放置一磁子81，通过磁力搅拌装置8控制磁子81的旋转，以便在自来水中形成微小的旋转波动；成丝水槽3的下部和上部分别有一个进水口 32和出水口 31，以便随时添加、更换并循环利用自来水；储存容器2的导管21从成丝水槽3的下部进入自来水中，纺丝溶液经由导管挤压进入成丝水槽的自来水中并固化成丝；传递装置4在成丝水槽的自来水外(主要适用于纤维F在空气中进行拉伸处理)，传递装置4的作用主要是经过其转轴旋转，将形成的纤维向目标方向转移；拉伸装置5在传递装置的正上方，通过控制拉伸装置5上转轴的转速，来对经过传递装置4转移过来的纤维进行拉伸处理；经过拉伸处理的纤维经由干燥装置6进行干燥，以除去残余的溶剂；最后，被干燥的纤维经由收集装置7上导丝轴的转绕进行收集。本发明中，选用一种具有良好抗水解性的热塑性聚氨酯弹性体作为制备弹性纤维的主体材料，如德国巴斯夫公司的热塑性聚氨酯Elastollan 1180A、1185A和1190A等。本发明中，所使用的纳米粒子包括各种聚合物微球，如聚苯乙烯微球、超细全硫化粉末丁腈橡胶、聚丙烯酸酯微球等；还包括各种无机物微球，如二氧化硅微球、四氧化三铁磁性微球、碲化镉纳米晶等；用这些纳米粒子模仿蜘蛛丝天然纺丝过程中所形成的微胶粒， 它们将在纤维成型的过程中进行自组装。本发明的优点是，通过直接模仿蜘蛛丝天然的纺丝过程，以聚氨酯弹性体为主体材料，同时引入纳米粒子，并采用微纳米技术，创新性地制备了具有多级微纳米结构的弹性纤维，并提出了一系列独特的仿生制备方法和纺丝工艺。所制备的弹性纤维，由于具有与许多天然的生物材料，如荷叶、蝴蝶翅膀、水黾腿、蚊子复眼、鱼鳞、壁虎脚、蜘蛛丝等相似的多级微纳米结构，因此将显示许多与天然生物材料相似的性质和功能，如超憎水性、自清洁、 结构颜色、抗反射、防雾、抗污染、自增强等。所提出的仿生制备方法和纺丝工艺，新颖，简单，通俗易懂，易于操作，有利于实现工业化生产。
图Ia —种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图Ib —种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图Ic 一种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图Id —种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图la、图lb、图Ic和图Id是对同一纤维表面位置进行观察，放大倍数逐步提高， 图显示其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和纳米尺寸的微球，纤维表面微球的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径。图加一种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图2b —种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图2c —种具有多级微纳米结构的弹性纤维断面的扫描电子显微镜图；图2d —种具有多级微纳米结构的弹性纤维断面的扫描电子显微镜图；图h、2b、2c和2d是对同一纤维表面或断面位置进行观察，放大倍数逐步提高，图 2a和2b显示其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米至8微米尺寸的纳米粒子聚集体；图2c和2d显示其纤维内部还含有纳米粒子，纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径。图3a —种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图北一种具有多级微纳米结构的弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图3c —种具有多级微纳米结构的弹性纤维断面的扫描电子显微镜图；图3d —种具有多级微纳米结构的弹性纤维断面的扫描电子显微镜图；图3a、3b、3c和3d，是所对同一纤维表面或断面位置进行观察，放大倍数逐步提高，图3a和北显示其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米至8微米尺寸的纳米粒子聚集体；图3c和3d显示其纤维内部还同时含有纳米粒子和纳米粒子诱导生成的400纳米至L 2微米尺寸的球体，纤维内部纳米粒子的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径。图如一种具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图4b —种具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图如一种具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维表面的扫描电子显微镜图4d —种具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维表面的扫描电子显微镜图；图^、4b、k和4d，是对同一纤维表面位置进行观察，放大倍数逐步提高，图显示其纤维表面同时具有凹凸结构和纳米尺寸的微球，纤维表面微球的尺寸主要取决于所加入纳米粒子的粒径。图fe是仿生制备方法1和2中的纺丝工艺装置图(一)；图釙是仿生制备方法1和2中的纺丝工艺装置图(二)；图6是仿生制备方法3和4中的纺丝工艺装置图。图中具体标号如下1、压力控制装置2、储存装置21、活塞 22、导管3、成丝水槽 31、出水口 32、进水口 4、传递装置5、拉伸装置 6、干燥装置7、收集装置8、磁力搅拌装置81、磁子W、水F、纤维
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例1 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N， N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比) 降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中或者空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽。实施例2 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N， N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比) 降为初始浓度的一半，即为0. 2克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中或者空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的8倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽。实施例3 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N， N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比) 降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0. 5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中或者空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽。实施例4 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)1 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例5:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例6:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)4 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 2克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0. 3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的7倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例7:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例8:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)5 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例9:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)1 20称取一定质量的二乙基苯交联的聚苯乙烯微球(粒径约500纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面仅仅具有1 10微米尺寸的沟槽，其纤维内部还含有500纳米尺寸的纳米粒子。
实施例10 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)5 20称取一定质量的二乙基苯交联的聚苯乙烯微球(粒径约500纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和500纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有500纳米尺寸的纳米粒子。实施例11 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的二乙基苯交联的聚苯乙烯微球(粒径约500纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的7倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。
(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和500纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有500纳米尺寸的纳米粒子。实施例12 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)5 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约10纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0. 5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米至8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还含有10纳米尺寸的纳米粒子。实施例13 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约10纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组
18装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的2. 5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于 10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米至8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还同时含有10纳米尺寸的纳米粒子和纳米粒子诱导生成的400纳米至1. 2微米尺寸的球体。实施例14:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)2 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约10纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 2 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0. 5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的3倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米至8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还同时含有10纳米尺寸的纳米粒子和纳米粒子诱导生成的400纳米至1. 2微米尺寸的球体。实施例I5 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约10纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的2. 5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米至8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还同时含有10纳米尺寸的纳米粒子和纳米粒子诱导生成的400纳米至1. 2微米尺寸的球体。实施例16 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)2 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约100纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例17:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)4 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约100纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0. 3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例18 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约100纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例19 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的四氧化三铁磁性微球(粒径约200纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半， 即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10 分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和200纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有200纳米尺寸的纳米粒子。实施例2O:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)4 20称取一定质量的四氧化三铁磁性微球(粒径约200纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半， 即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，形成初始的弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶齐U，从而制得最终的具有多级微纳米结构的弹性纤维，其纤维表面同时具有1 10微米尺
22寸的沟槽和200纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有200纳米尺寸的纳米粒子。实施例21:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N， N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比) 降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的0倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面仅仅具有凹凸结构。实施例22 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N， N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比) 降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面仅仅具有凹凸结构。
实施例23 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0. 4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N， N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比) 降为初始浓度的一半，即为0. 2克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0. 5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的3倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面仅仅具有凹凸结构。实施例(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)5 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的1倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面仅仅具有凹凸结构，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例25:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的0倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例沈(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)2 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的4倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例27 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的超细全硫化粉末丁腈橡胶(粒径约100纳米)， 并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 2克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为1毫升/小时，导管的内径为0. 3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的3倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例28 (1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)2 20称取一定质量的二乙基苯交联的聚苯乙烯微球(粒径约500纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的2倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和500纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有500纳米尺寸的纳米粒子。实施例四(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的二氧化硅微球(粒径约100纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半，即为0. 1 克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.3毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的3倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和100纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有100纳米尺寸的纳米粒子。实施例30:(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度(聚氨酯质量与所用溶剂体积之比)为0.2克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比(所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比)3 20称取一定质量的四氧化三铁磁性微球(粒径约200纳米)，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起
27倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N-二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中，使聚氨酯溶液的浓度(聚氨酯质量与所用溶剂总体积之比)降为初始浓度的一半， 即为0. 1克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液。(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出；通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 5毫升/小时，导管的内径为0.5毫米。(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维。(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的5倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟。(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的具有多级微纳米结构的螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和200纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有200纳米尺寸的纳米粒子。
权利要求
1.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维表面具有1 10微米尺寸的沟槽。
2.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维表面具有1 10微米尺寸的沟槽，其纤维内部还含有纳米粒子。
3.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有纳米粒子。
4.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米 8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还含有纳米粒子。
5.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维表面同时具有1 10微米尺寸的沟槽和20纳米 8微米尺寸的纳米粒子聚集体，其纤维内部还同时含有纳米粒子和纳米粒子诱导生成的400纳米 1. 2微米尺寸的球体。
6.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维是螺旋型弹性纤维，其纤维表面具有凹凸结构。
7.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维是螺旋型弹性纤维，其纤维表面具有凹凸结构，其纤维内部还含有纳米粒子。
8.一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，其特征在于该弹性纤维是螺旋型弹性纤维，其纤维表面同时具有凹凸结构和纳米尺寸的微球，其纤维内部还含有纳米粒子。
9.一种制备上述权利要求1所述的具有多级微纳米结构的弹性纤维的仿生制备方法， 主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度为0. 1 0. 4克/ 毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N，N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度降为初始浓度的一半，即为0. 05 0. 2克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液；所述的浓度是指所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比；(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出； 通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时，导管的内径为0.2 0.7毫米；(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，形成初始的弹性纤维；(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中或者空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的2 10倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟；(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的弹性纤维。
10.一种制备上述权利要求2或3或4或5所述的具有多级微纳米结构的弹性纤维的仿生制备方法，主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N- 二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度为0. 1 0. 4克/毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比1 20 5 20称取一定质量的纳米粒子，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N- 二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度降为初始浓度的一半，即为0. 05 0. 2克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液；所述的浓度是指聚氨酯质量与所用溶剂体积之比， 所述的质量比是指所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比；(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出； 通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时，导管的内径为0.2 0.7毫米；(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装， 形成初始的弹性纤维；(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于自来水中或者空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的2 10倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟；(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的弹性纤维。
11.一种制备上述权利要求6所述的具有多级微纳米结构的弹性纤维的仿生制备方法，主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度为0. 1 0. 4克/ 毫升的聚氨酯溶液；然后，分别加入等体积的N，N-二甲基甲酰胺和乙醇溶剂，使聚氨酯溶液的浓度降为初始浓度的一半，即为0. 05 0. 2克/毫升；最后搅拌分散至溶液均勻，得复合纺丝溶液；所述的浓度是指所加聚氨酯质量与所用溶剂体积之比；(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出； 通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时，导管的内径为0.2 0.7毫米；(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体进行自组装，并从水下螺旋上升，形成初始的螺旋型弹性纤维；(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的0 6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟；(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的弹性纤维。
12.—种制备上述权利要求7或8所述的具有多级微纳米结构的弹性纤维的仿生制备方法，主要包括以下步骤(1)复合纺丝溶液的配制先以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂配制浓度为0. 1 0. 4克/ 毫升的聚氨酯溶液；然后，按质量比1 20 5 20称取一定质量的纳米粒子，并取一定体积的乙醇对纳米粒子进行润湿和超声分散处理，将经过处理的纳米粒子和乙醇一起倒入所配制的聚氨酯溶液中，再补加所用乙醇等体积的N，N- 二甲基甲酰胺溶剂到聚氨酯溶液中， 使聚氨酯溶液的浓度降为初始浓度的一半，即为0. 05 0. 2克/毫升；最后，搅拌分散不低于1小时至溶液均勻，得复合纺丝溶液；所述的浓度是指聚氨酯质量与所用溶剂体积之比， 所述的质量比是指所用纳米粒子质量与聚氨酯质量之比；(2)复合纺丝溶液的储存和挤出将复合纺丝溶液置于带有活塞和导管的储存容器中，利用压力控制装置、并通过活塞将纺丝溶液压进导管内，并将纺丝溶液从导管中挤出； 通过压力控制装置调节纺丝溶液从储存容器中进入导管的速度为0. 2 5毫升/小时，导管的内径为0.2 0.7毫米；(3)弹性纤维的成型在室温下，将复合纺丝溶液从导管内挤入装有自来水的成丝水槽中，成丝水槽底部通过一个磁子搅拌自来水而形成一个微小的旋转波动，复合纺丝溶液在水中凝固，溶剂向水中扩散，聚氨酯弹性体和纳米粒子进行自组装，并从水下螺旋上升， 形成初始的螺旋型弹性纤维；(4)弹性纤维的拉伸处理在室温下，将初始的弹性纤维置于空气中进行竖直拉伸处理；初始的弹性纤维被拉伸至原长的0 6倍，并将弹性纤维的拉伸状态保持不低于10分钟；(5)弹性纤维的干燥将经过拉伸处理后的螺旋型弹性纤维进行干燥，以除去残存的溶剂，从而制得最终的弹性纤维。
13.根据权利要求9或10或11或12所述的具有多级微纳米结构的弹性纤维的仿生配制方法，其特征在于选用一种具有良好抗水解性的热塑性聚氨酯弹性体作为制备弹性纤维的主体材料。
14.根据权利要求9或10或11或12所述的具有多级微纳米结构的弹性纤维的仿生配制方法，其特征在于所使用的纳米粒子包括聚合物微球或者无机物微球。
15.一种制备上述权利要求1或2或3或4或5所述的具有多级微纳米结构弹性纤维的装置，其特征在于该装置主要包括压力控制装置(1)、至少带有可移动活塞和导管 (22)的储存容器( 、成丝水槽( 、传递装置(4)、拉伸装置( 、干燥装置(6)和收集装置 (7)；压力控制装置(1)与活塞相连，通过压力控制装置(1)来调节可移动的活塞前进的速度，从而控制储存容器O)中纺丝溶液进入导管0 的速度；储存容器( 上的活塞和导管可灵活装卸，以方便清洗和更换；成丝水槽(3)的下部和上部分别有一个进水口(32)和出水口(31)；储存容器O)的导管02)从成丝水槽(3)的下部进入自来水中； 传递装置(4)设置在成丝水槽的自来水中或者设置在成丝水槽的自来水外；拉伸装置(5) 在传递装置(4)的正上方，通过控制拉伸装置( 上转轴的转速，来对经过传递装置(4)转移过来的纤维进行拉伸处理；经过拉伸处理的纤维经由干燥装置(6)进行干燥；最后，被干燥的纤维经由收集装置(7)上导丝轴的转绕进行收集。
16.一种制备上述权利要求6或7或8所述的具有多级微纳米结构弹性纤维的装置， 其特征在于该装置主要包括压力控制装置(1)、至少带有可移动活塞和导管02)的储存容器( 、磁力搅拌装置(8)、成丝水槽( 、传递装置(4)、拉伸装置( 、干燥装置(6)和收集装置(7)；压力控制装置(1)与活塞相连，通过压力控制装置(1)来调节可移动的活塞前进的速度，从而控制储存容器( 中纺丝溶液进入导管0 的速度；储存容器上的活塞和导管0 可灵活装卸，以方便清洗和更换；磁力搅拌装置(8)置于成丝水槽C3)下面，成丝水槽(3)内的底部放置一磁子(81)，通过磁力搅拌装置(8)控制磁子(81)的旋转，以便在自来水中形成微小的旋转波动；成丝水槽(3)的下部和上部分别有一个进水口(32)和出水口(31)；储存容器的导管从成丝水槽(3)的下部进入自来水中；传递装置(4)在成丝水槽的自来水外；拉伸装置( 在传递装置的正上方，通过控制拉伸装置( 上转轴的转速，来对经过传递装置(4)转移过来的纤维进行拉伸处理；经过拉伸处理的纤维经由干燥装置(6)进行干燥；最后，被干燥的纤维经由收集装置(7)上导丝轴的转绕进行收集。
全文摘要
本发明涉及一种具有多级微纳米结构的弹性纤维，共8种结构①纤维表面具有1～10微米尺寸沟槽；②纤维表面具有1～10微米尺寸沟槽，纤维内部含有纳米粒子；③纤维表面具有1～10微米尺寸沟槽和纳米尺寸微球，纤维内部含有纳米粒子；④纤维表面具有1～10微米尺寸沟槽和20纳米～8微米尺寸纳米粒子聚集体，纤维内部含有纳米粒子；⑤纤维表面具有1～10微米尺寸沟槽和20纳米～8微米尺寸纳米粒子聚集体，纤维内部含有纳米粒子和纳米粒子诱导生成的400纳米～1.2微米尺寸球体；⑥是螺旋型弹性纤维，纤维表面具有凹凸结构；⑦是螺旋型弹性纤维，纤维表面具有凹凸结构，纤维内部含有纳米粒子；⑧是螺旋型弹性纤维，纤维表面具有凹凸结构和纳米尺寸微球，纤维内部含有纳米粒子。
文档编号D01D5/06GK102517687SQ20111036507
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者刘全勇, 江雷 申请人:北京航空航天大学