蠶和蜘蛛等動物具備在自然環境條件下按需紡絲的能力；相較之下，人類開發和使用的紡絲技術則通常需要復雜的工藝操作和精密的設備。四川大學高分子科學與工程學院微粘控加工團隊（PI為王宇特聘研究員）受蠶利用粘附力紡絲的啟發，報道了一種基于微粘附力的即時微/納米纖維紡絲技術（簡稱微粘控紡絲技術，MAG Spinning)。MAG紡絲技術利用紡絲液與微針/微納凸起之間的微粘附作用，借助外場拉伸產生形貌可控的微納纖維。該工作首先從加工的視角系統地研究了紡絲液的組成、流變性能、微針尺寸、拉伸速度等關鍵加工因素對纖維形態的影響規律。進一步，通過模仿蠶紡絲過程中頭部可能的運動模式，發展了直線、振動和旋轉三種不同的紡絲模式，分別制備出取向、交聯和加捻結構的纖維織物。由于微粘附力的普遍性及其在操作上前所未有的靈活性，該工作最終實現了無設備的MAG即時紡絲技術，并借助聚合物泡棉展示了其規模化潛力。
上述工作以“Biomimetic Microadhesion Guided Instant Spinning”為題，近期發表在微納科學與技術領域的國際著名期刊Nano Letters上。論文第一作者為碩士研究生倪朱熙，通訊作者為傅雪薇特聘副教授，楊偉教授和王宇特聘研究員。
通過學習春蠶紡絲過程，作者利用微納尺度的粘附力，對高分子流體進行操控，并利用自制裝置實現了纖維的靈活、高效和即時制造。在本工作中，微粘附被定義為發生在微觀尺度上的粘附，即紡絲液與尺寸為20-100 μm的微針或者微凸起之間的粘附。在圖1a右圖中，微針陣列由可移動的推桿控制，然后與多孔板滲出的紡絲液發生粘附作用。然后，將微針陣列以一定的速度抬起，通過粘附力使紡絲液成纖。為了更深入地了解MAG紡絲的適宜加工條件，作者研究了不同固含量和分子量的PEO溶液的流變特性(圖 1b)，并將其與MAG紡絲的加工原理相關聯，建立其合適的流變學性能區間。同時，通過研究紡絲過程中紡絲液受到的表面張力、粘附力和毛細作用力探討了紡絲液成纖的可能機理（圖 1c）。
圖1. 微粘控（MAG）紡絲示意圖及機理探究
最后，通過無設備的方式進一步證明了MAG紡絲的靈活性（圖3a）。比如，只利用聚合物泡沫即可擴大MAG紡絲的規模和成絲效率。不僅如此，作者還展示了如何利用MAG紡絲原理，在彈性多孔材料內部通過粘附位點實現孔內原位紡絲（圖3b），這一點在傳統紡絲技術中通常是難以實現的。最后，作者還展示了其在生物醫學方面的可能應用。比如采用雙辛二甲基氯化銨(DDAC)配制紡絲液，在傷口表面快速制備抗菌織物。如圖3c-f所示，通過無需設備的MAG紡絲，可在傷口表面快速生成柔軟透氣貼膚的纖維殺菌織物。因此， MAG紡絲技術對于功能纖維的隨時隨地制備（無設備即時加工技術）具有重要意義，而且對聚合物加工技術的發展也具有參考指導意義。
圖3. MAG紡絲作為一種可擴展的、無需設備的和原位纖維制造的即時紡絲技術的演示
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c03297
微粘控紡絲
春蠶到死絲方盡，微粘即紡今始開。
引流不斷熵彈故，瘦到骨處迎君來。
課題組鏈接：https://www.x-mol.com/groups/Wang_Yu
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