CN107974716B - 模板辅助三维纳米结构的构筑方法 - Google Patents

模板辅助三维纳米结构的构筑方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模板辅助三维纳米结构的构筑方法，以复合接收板为接收模板，将纺丝液通过静电纺丝装置形成具有花纹图案的三维纳米结构；其中，所述复合接收板包括底板和面板，所述面板包括用于形成所述花纹图案的网格；所述底板和所述面板紧密贴合，且所述底板具有第一电导率，所述面板具有第二电导率；以S/m为单位，第一电导率和第二电导率的比值大于等于1×103。本发明拓宽了现有接收模板的范围。

Description

模板辅助三维纳米结构的构筑方法
技术领域
本发明涉及一种三维纳米结构的构筑方法，尤其是一种模板辅助的三维纳米结构的构筑方法。
背景技术
静电纺丝技术起源于20世纪30年代，并在近些年蓬勃发展。静电纺丝技术可以获得直径为几个纳米到几个微米的各种超细纤维，被公认为是最具有大规模生产制造纳米纤维材料的重要方法之一。
通常的静电纺丝纤维集合体是以无规取向纤维构成的无纺布性质存在。当带电的聚合物液滴受到电场力的作用在纺丝喷嘴(或者其他形式的纺丝喷头)处形成泰勒锥且电荷密度足够高的时候，同种电荷之间的静电排斥力会克服聚合物液体的表面张力使聚合物液体分裂成若干射流。射流在高压电场力的作用下不断拉升，形成纳米或者亚微米级纤维，并以无序状排列在收集装置上。例如，CN102652189A公开了一种纳米纤维制造装置，包括：流出体(115)，具有使原料液(300)流出到空间中的流出孔(118)；带电电极(128)，以与流出体(115)隔开规定的间隔而被配置；带电电源(122)，将规定的电压施加到流出体(115)与带电电极(128)之间；诱引电极(121)，是用于产生诱引在空间中被制造的纳米纤维(301)的电场的电极，该诱引电极(121)的表面具有使诱引的纳米纤维(301)堆积的呈面状的堆积区域A；诱引电源(123)，向所述诱引电极(121)施加规定的电位；以及绝缘层(101)，被配置在整个所述堆积区域(A)，并抑制因被堆积到堆积区域(A)的纳米纤维而造成的电阻值的不均匀。该装置可以制造膜厚均一且质量均一的纳米纤维的堆积物，但纳米纤维是无序排列的。并且，该专利文献教导纳米纤维堆积区域的电阻值要保持一致。又如，CN102517800A公开了一种控制二维和三维结构纳米纤维组装的静电纺丝方法，包括自组装三维结构纳米纤维、三维堆垛到二维薄膜的转变和二维堆垛到三维薄膜的转变三个工艺步骤；利用现有的静电纺丝装置，将高压直流电源的正极接到纺丝针头上，纤维收集装置为接地铝箔，在静电场作用下，带正电荷的纺丝溶液从纺丝针头喷射出来，产生拉伸或劈裂细化，形成微纳米纤维落到接地铝箔上；再经过三维堆垛到二维薄膜的转变和二维堆垛到三维薄膜的转变实现自由控制。
将纳米纤维定向排列是近些年来新的研究热点。例如，采用与针头相反电荷的平板引导的定向排列的静电纳米纤维网；又如，采用不同尺寸的网状结构来获取二维图像化纳米纤维网或者采用管状装置来获取管状纤维膜。CN104894750A公开了一种力敏可拉伸电纺图案化导电纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：(1)高分子聚合物和导电聚合物充分混合溶于有机溶剂中配制成纺丝前驱体溶液；(2)用图案化的收集模版作为静电纺丝收集极电纺纳米纤维，在收集模版上形成无纺布形式的图案化导电纳米纤维膜，从收集模版上取下图案化导电纳米纤维膜即可得力敏可拉伸电纺图案化导电纳米纤维膜；所述收集模版为金属模版、半导体模版或绝缘塑料模板，收集模版上设置有镂空或突起的图案结构。CN102691176A公开了一种利用绝缘接收模板静电纺制备图案化纳米纤维膜的方法，具体步骤包括：(1)将高分子聚合物溶于溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纺丝溶液；(2)以上述纺丝溶液进行静电纺丝，以表面具有拓扑结构的绝缘物质作为静电纺丝接收装置，即得到图案化纳米纤维膜。CN105887333A公开了一种三维曲折纳米纤维膜的静电纺丝方法，在静电纺丝过程中通过采用曲折模板接收技术、针头三维立体排布技术和梯度电场循环纺丝技术，获得具有粘连-蓬松层叠结构的三维曲折纳米纤维复合膜。CN106894164A则公开了一种采用模板电纺制备柔性拉胀材料的方法，所述方法包括：(a)制备具有图案或凹凸结构的收集模板；(b)采用高压电场将高聚物溶液或高聚物熔融液体通过静电力牵引纺丝并收集在(a)制备的收集模板上；(c)将(b)收集到的柔性拉胀材料从收集模板上剥离；(d)将柔性拉胀材料进行后处理，以提高柔性拉胀材料的力学性能或赋予其功能。
上述方法均采用具有相同电导率的模板作为接收模板，因而存在模板单一的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供另外一种模板辅助三维纳米结构的构筑方法。为了拓宽接收模板的范围，本申请的发明人进行了深入研究。令人惊喜地发现，采用两种以上具有不同电导率的复合接收板作为收集模板也可以获得定向排列的纳米纤维网。采用图案化的复合接收板可以获得有序排列的花纹图案。此外，通过控制复合接收板的电导率可获得在花纹图案中的至少一部分纳米纤维呈三维无序排列的纳米纤维网。基于以上发现，成功地完成本发明。
本发明提供一种模板辅助三维纳米结构的构筑方法。该方法以复合接收板为接收模板，将纺丝液通过静电纺丝装置形成具有花纹图案的三维纳米结构；其中，所述复合接收板包括底板和面板，所述面板包括用于形成所述花纹图案的网格；所述底板和所述面板紧密贴合，且所述底板具有第一电导率，所述面板具有第二电导率；以S/m为单位，第一电导率和第二电导率的比值大于等于1×103。
根据本发明的构筑方法，优选地，以S/m为单位，第一电导率和第二电导率的比值大于等于1×105。
根据本发明的构筑方法，优选地，第一电导率为1×105～1×1010S/m；且第二电导率为1×10-13～1×102S/m。
根据本发明的构筑方法，优选地，所述面板为两块以上，这些面板以重叠或交错的排布方式设置在所述底板上。
根据本发明的构筑方法，优选地，所述面板的长度为5～500cm、宽度为5～500cm和厚度为0.1～5mm；所述网格的目数为10～100目，所述网格的形状选自三角形、四边形、六边形、八边形、圆形、无规则形组成的组中的一种或多种；所述网格的线宽为0.1～2mm。
根据本发明的构筑方法，优选地，所述底板的长度为5～500cm、宽度为5～500cm和厚度为0.01～500mm。
根据本发明的构筑方法，优选地，所述花纹图案中的至少一部分纳米纤维呈三维无序排列。
根据本发明的构筑方法，优选地，所述面板还包括导电涂层，该导电涂层覆盖在所述网格上，用以增加所述面板的导电性。
根据本发明的构筑方法，优选地，所述底板为铜片，所述网格为尼龙网格，所述导电涂层由镍纳米颗粒或金纳米颗粒形成。
根据本发明的构筑方法，优选地，所述纺丝液为聚苯乙烯浓度为2～20wt％的N,N-二甲基甲酰胺溶液，所述静电纺丝装置为单针静电纺丝装置，静电纺丝工艺参数如下：针头内径为0.1～1mm，进液速率为0.1～2.0mL/h，纺丝电压为10～50kV，纺丝距离为10～100cm，纺丝环境温度为10～90℃，且纺丝环境湿度为20％～80％。
本发明拓宽了现有接收模板的范围。本发明采用具有不同电导率的底板和面板紧密贴合以形成复合接收板。复合接收板形成电导率不同的区域。静电纺丝过程中形成的纳米或亚微米纤维优先沉降在电导率高的区域，避开电导率极低的区域。这样就可以获得具有花纹图案的纳米纤维结构。根据本发明优选的技术方案，适当提高面板的电导率，可以使得静电纺丝过程中形成的纳米或亚微米纤维优先沉降在电导率高的区域，部分沉降在电导率适中的区域，并在两个区域之间呈三维无序排列。
附图说明
图1a为本发明的一种复合接收板的结构示意图。
图1b为本发明的一种复合接收板的截面示意图。
图2a为本发明的一种复合接收板形成纳米网的示意图。
图2b为本发明的一种复合接收板形成纳米网的截面示意图。
图3为本发明的另一种复合接收板的截面示意图。
图4a为本发明的另一种复合接收板形成纳米网的示意图。
图4b为本发明的另一种复合接收板形成纳米网的截面示意图。
图4c为花纹图案区形成的纳米网的放大图。
图5a为二维无序排列的示意图。
图5b为三维无序排列的示意图。
图6a为本发明的面板重叠排列的复合接收板的截面示意图。
图6b为本发明的面板交错排列的复合接收板的截面示意图。
图7为本发明的面板的各种网格形状。
图8a为单针静电纺丝示意图。
图8b为多针静电纺丝示意图。
图8c为突起表面无针静电纺丝示意图。
图8d为光滑表面无针头静电纺丝示意图。
图9为实施例1的图案化的三维纳米纤维结构。
图10为实施例2的图案化的三维纳米纤维结构。
附图标记说明如下：
100-复合接收板；101-底板；102-面板；103-花纹图案区；104-纳米网；1041-面板沉降区；1042-三维无序排列区；1043-底板沉降区；1021-较高电导率区；1022-较低电导率区；105-第一面板；106-第二面板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明的三维纳米结构表示由纳米纤维形成的结构，例如三维纳米纤维网。本发明的纳米纤维包括纳米级和亚微米级的纤维，为了表述方便，统称为纳米纤维。
本发明的三维纳米结构的构筑方法通过采用特殊的模板来实现。在本发明中，将复合接收板作为接收模板。如图1a和1b所示，复合接收板100包括底板101和面板102，面板102包括用于形成所述花纹图案的网格；底板101和面板102紧密贴合。所谓的“网格”表示该面板具有一定规律排列的镂空部，并不限制其具有形状。复合接收板100由高电导率的底板101(可采用银、铜、金、铝或其他金属材料及其合金形成)和可控电导率的面板102组成。面板102可以由不导电基材形成，也可以由在不导电基材上涂覆或者喷溅不同剂量的金属材料(诸如金)获得的具有不同电导率的材料形成。
如图2a或2b所示，在电场力作用下，纳米或亚微米级的纤维会避开电导率低的面板102，沉降在电导率高的底板101上，从而在花纹图案区103形成纳米网104，通常为二维无序排列结构。
面板102的电导率可以通过部分涂覆导电材料的方式获得。如图3所示，面板102包括较高电导率区1021和较低电导率区1022，前者通过导电材料涂覆获得。
如图4a或4b所示，当面板102的电导率适中时，在电场力作用下，纳米或亚微米级的纤维会沉降在电导率高的底板101和导电率适中的面板上，从而在花纹图案区103形成纳米网104。由于面板和底板之间的电导率差异，导致在二者之间的区域内纳米纤维三维无序排，从而形成三维无序排列结构。图4c为花纹图案区103形成的纳米网的放大图，包括面板沉降区1041、底板沉降区1043和在二者之间形成的三维无序排列区1042。通过控制面板的网格尺寸以及电导率，可以控制区域尺寸和纤维沉降量。
在本发明中，所述底板采用高电导率的底板材料，例如，金属板、金属网格或其他高电导率网格。金属板材质的实例包括但不限于银、金、铜、铝或其他金属以及它们的合金；优选为铜片。本发明可以使用通过金属纤维编织或压制而成的金属网格。金属网格材料的实例包括但不限于银、金、铜、铝或其他金属以及它们的合金；优选为铜纤维形成的网格。其他高电导率网格的实例包括但不限于碳纤维编制或压制而成的碳纤维网格。
在本发明中，所述面板采用低电导率材料。低电导率材料可以为有机合成纤维、天然纤维、人造纤维、无机纤维、矿物纤维通过编织或压制形成的网格材料；可以使用其中一种纤维，也可以使用多种纤维混纺。低电导率材料可以为塑料通过压制或者浇筑而形成的网格材料。
在本发明中，有机合成纤维的实例包括但不限于聚对苯二甲酸乙二脂(涤纶)、聚酰胺(尼龙)、聚丙烯腈(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛(维纶)、聚氯乙烯(氯纶)、聚丙烯(丙纶)、聚氨酯弹性纤维(氨纶)、聚烯烃弹力纤维、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚苯撑噁二唑、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚乙烯、聚苯硫醚或聚对苯撑苯并双噁唑；优选为尼龙。尼龙包括但不限于聚癸二酸癸二胺(尼龙1010)、聚十一酰胺(尼龙11)、聚十二酰胺(尼龙12)、聚己内酰胺(尼龙6)、聚癸二酰乙二胺(尼龙610)、聚十二烷二酰乙二胺(尼龙612)、聚己二酸己二胺(尼龙66)、聚辛酰胺(尼龙8)、聚9-氨基壬酸(尼龙9)。天然纤维的实例包括但不限于棉、麻、蚕丝、或动物毛发。人造纤维的实例包括但不限于再生纤维素纤维或纤维素酯纤维。无机纤维的实例包括但不限于玻璃纤维或碳化硅纤维。矿物纤维的实例包括但不限于石棉纤维。低电导率材料可以为合成纤维与天然纤维、人造纤维、无机纤维、矿物纤维的混纺纱编织或压制的网格材料。
在本发明中，形成低电导率材料的塑料的实例包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯之共聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚苯醚、聚苯硫醚、聚氨基甲酸乙酯或聚苯乙烯。
本发明的底板具有第一电导率，所述面板具有第二电导率。根据本发明的一个方面，以S/m为单位，第一电导率和第二电导率的比值可以为1×103以上，优选为1×105以上，更优选为1×107以上。这样有利于获得有序排列的花纹图案。根据本发明的另一个方面，第一电导率和第二电导率的比值可以为1×1025以下，优选为1×1020以下，更优选为1×109以下。这样有利于增加花纹图案中呈三维无序排列的纳米纤维量。
在某些实施方案中，所述底板的第一电导率可以为1×105～1×1010S/m；优选为1×106～1×109S/m；更优选为1×107～1×108S/m。在某些实施方案中，所述面板的第二电导率为1×10-13～1×102S/m；优选为5×10-13～1×10-11S/m。这样有利于获得有序排列的花纹图案。所述面板的第二电导率还可以为1×10-2～10S/m。这样有利于增加花纹图案中呈三维无序排列的纳米纤维量。如上所述，传统静电纺丝无法获得三维无序排列的纳米网结构，仅可以获得二维无序排列的纳米网结构。二维无序排列和三维无序排列的示意图参见图5a和图5b。在二维无序排列中，大部分纤维的Xn＝X’n，纤维呈平行铺网结构。在三维无序排列中，大部分纤维的Xn≠X’n，纤维呈三维铺网结构。
在某些实施方案中，所述面板为一块。将该面板贴合在所述底板上。这样可以获得有序排列的花纹图案。在某些实施方案中，所述面板为两块以上，例如三块以上、四块以上、五块以上。将这些面板以重叠或交错的排布方式设置在所述底板上。这样可以获得各种各样的花纹图案。如图6a和6b所示，复合接收板100包括底板101、第一面板105和第二面板106，第一面板105和第二面板106分别为重叠排列或交错排列。
在本发明中，所述面板的长度为5～500cm、优选为10～200cm、更优选为20～100cm。所述面板的宽度为5～500cm、优选为10～200cm、更优选为20～100cm。所述面板的厚度为0.1～5mm、优选为0.2～1mm、更优选为0.3～0.8mm。将面板参数控制在上述范围，有利于获得有序排列的花纹图案。所述网格的目数为10～100目、优选为20～70目。所述网格的形状可以选自三角形、四边形、六边形、八边形、圆形、无规则形组成的组中的一种或多种。根据实际需要，可以采用一种形状的网格，也可以采用多种形状的网格进行组合，参见图7。四边形的实例包括长方形、正方形、梯形、菱形、平行四边形等。在本发明中，所述网格的线宽为0.1～2mm、优选为0.2～0.5mm。这样有利于获得有序排列的花纹图案。
在本发明中，所述底板的长度为5～500cm、宽度为5～500cm和厚度为0.01～500mm。作为优选，所述底板的长度为20～100cm、宽度为20～100cm和厚度为0.1～50mm。
在某些实施方案中，底板和面板的尺寸相同，这样将一块面板与一块底板紧密贴合。在某些实施方案中，底板的尺寸与面板相同，这样将几块面板重叠或交错布置，然后与一块底板紧密贴合，以获得各种各样的花纹图案。在某些实施方案中，底板的尺寸大于面板，这样将几块面板组合，然后与一块底部紧密贴合，以获得各种各样的花纹图案。
根据本发明的一个实施方式，所述花纹图案中的至少一部分纳米纤维呈三维无序排列。例如，可以通过适当降低面板和底板之间的电导率之差来实现。适当提高面板的电导率，可以使得静电纺丝过程中形成的纳米或亚微米纤维优先沉降在电导率高的区域，部分沉降在电导率适中的区域，并在两个区域之间呈三维无序排列。具体地，所述面板还可以包括导电涂层，该导电涂层覆盖在所述网格上，用以增加所述面板的导电性。所述导电涂层可以由镍纳米颗粒或金纳米颗粒形成。根据本发明的一个具体实施方式，所述底板为铜片，所述网格为尼龙网格，所述导电涂层由镍纳米颗粒形成。这样有利于增加花纹图案中的三维无序排列纳米纤维量。
在本发明中，所述纺丝液可以由聚合物和溶剂形成。聚合物的实例包括但不限于聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸间苯二酯、聚间苯二甲酸对苯二酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-异丁烯酸酯共聚物、聚碳酸脂、聚酯碳酸酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、胶原、聚羟基丁酸、聚醋酸乙烯酯或多肽等。可以使用上述一种聚合物，也可以使用多种聚合物形成的混合物。作为优选，聚合物为聚苯乙烯。
将上述聚合物溶解在溶剂中形成纺丝液。溶剂的实例包括但不限于N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、六氟异丙醇、四甘醇、三甘醇、二苯甲醇、1,3-二氧环戊烷、1,4-二恶烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、丙酮、六氟丙酮、苯酚、甲酸、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、邻氯甲苯、对氯甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、三氯乙烷、二氯丙烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、醋酸、苯、甲苯、己烷、环己烷、环己酮、环戊烷、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙腈、四氢呋喃、吡啶或水等；优选为N,N-二甲基甲酰胺。可以使用上述一种溶剂，也可以使用多种溶剂形成的混合物。
在上述纺丝液中，可以添加一些无机材料。无机材料可以选自氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物等固体颗粒；例如，二氧化硅、氧化镁、氧化钙等。
在上述纺丝液中，聚合物浓度可以为2～20wt％，优选为3～15wt％。将聚合物浓度控制在上述范围，有利于获得花纹图案。根据本发明的一个实施方式，纺丝液为聚苯乙烯浓度为3～10wt％的N,N-二甲基甲酰胺溶液。
本发明的静电纺丝装置可以选自单针(图8a)、多针(图8b)或无针(图8c和8d)静电纺丝装置；优选为单针静电纺丝装置。这样便于控制花纹图案。图8c和8d分别给出了突起表面无针头静电纺丝和光滑表面无针头静电纺丝。
在本发明中，静电纺丝可以采用如下工艺参数：针头内径为0.1～1mm、优选为0.2～0.5mm；进液速率为0.1～2.0mL/h、优选为0.5～1mL/h；纺丝电压为10～50kV、优选为20～40kV；纺丝距离为10～100cm、优选为15～55cm。纺丝时间可以为5～60min，优选为10～25min。纺丝环境温度为10～90℃、优选为15～60℃；纺丝环境湿度为20％～80％、优选为30％～70％。采用上述纺丝参数，有利于获得清晰的花纹图案。
以下实施例的三维纳米纤维结构采用FEI XL30Sirion扫描电镜(SEM)进行测试，工作电压为5kV。样品在测试之前经过喷金处理，以提高纤维的导电性和成像精度。
实施例1
准备一块长宽均为30cm、厚度为1mm的铜片作为底板101，其电导率为约5×107S/m。准备一块尼龙网格作为面板102，面板长宽均为30cm、厚度为0.3mm；网格的目数为20目，网格的形状为正方形，线宽为0.2mm，电导率约为1×10-12S/m。将面板102放在底板101上，使二者紧密贴合，从而形成复合接收板100(参见图1)。
以5wt％聚苯乙烯的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液为纺丝液，复合接收板100为接收模板，使用单针静电纺丝装置进行静电纺丝。纺丝工艺参数如下：针头内径为0.4mm，进液速率为0.5mL/h，纺丝电压为30kV，纺丝距离为30cm，纺丝时间为10分钟。
将复合接收板100取下，得到图案化的三维纳米纤维结构(参见图9)，其形成原理参见图2a和图2b。
实施例2
准备一块长宽均为30cm、厚度为1mm的铜片作为底板101，其电导率为约5×107S/m。准备一块尼龙网格作为面板102，面板长宽均为30cm、厚度为0.3mm；网格的目数为20目，网格的形状为正方形，线宽为0.2mm，电导率约为1×10-12S/m。使用镍纳米颗粒喷雾(MGChemicals)对尼龙网格进行导电涂层涂覆处理，使其导电率升高到1S/m。面板102包括较高电导率区1021和较低电导率区1022。将面板102放在底板101上(较低电导率区1022靠近底板101)，使二者紧密贴合，从而形成复合接收板100(参见图3)。
以5wt％聚苯乙烯的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液为纺丝液，复合接收板100为接收模板，使用单针静电纺丝装置进行静电纺丝。纺丝工艺参数如下：针头内径为0.4mm，进液速率为0.5mL/h，纺丝电压为30kV，纺丝距离为30cm，纺丝时间为10分钟。
将复合接收板100取下，得到图案化的三维纳米纤维结构(参见图10)，其形成原理参见图4a、4b和4c。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种模板辅助三维纳米结构的构筑方法，其特征在于，以复合接收板为接收模板，将纺丝液通过静电纺丝装置形成具有花纹图案的三维纳米结构；其中，所述复合接收板包括底板和面板，所述面板包括用于形成所述花纹图案的网格；所述底板和所述面板紧密贴合，且所述底板具有第一电导率，所述面板具有第二电导率；以S/m为单位，第一电导率和第二电导率的比值大于等于1×103；
其中，所述面板还包括导电涂层，该导电涂层覆盖在所述网格上，用以增加所述面板的导电性至第二电导率为1×10-2～10S/m，且使得所述面板包括较高电导率区和较低电导率区；
其中，所述花纹图案中的至少一部分纳米纤维呈三维无序排列。
2.根据权利要求1所述的构筑方法，其特征在于，以S/m为单位，第一电导率和第二电导率的比值大于等于1×105。
3.根据权利要求1所述的构筑方法，其特征在于，第一电导率为1×105～1×1010S/m。
4.根据权利要求1所述的构筑方法，其特征在于，所述面板为两块以上，这些面板以重叠或交错的排布方式设置在所述底板上。
5.根据权利要求1所述的构筑方法，其特征在于，所述面板的长度为5～500cm、宽度为5～500cm和厚度为0.1～5mm；所述网格的目数为10～100目，所述网格的形状选自三角形、四边形、六边形、八边形、圆形、无规则形组成的组中的一种或多种；所述网格的线宽为0.1～2mm。
6.根据权利要求5所述的构筑方法，其特征在于，所述底板的长度为5～500cm、宽度为5～500cm和厚度为0.01～500mm。
7.根据权利要求1所述的构筑方法，其特征在于，所述静电纺丝装置的纺丝电压为20～50kV。
8.根据权利要求1所述的构筑方法，其特征在于，所述静电纺丝装置的纺丝电压为20～40kV。
9.根据权利要求8所述的构筑方法，其特征在于，所述底板为铜片，所述网格为尼龙网格，所述导电涂层由镍纳米颗粒或金纳米颗粒形成。
10.根据权利要求1～6任一项所述的构筑方法，其特征在于，所述纺丝液为聚苯乙烯浓度为2～20wt％的N,N-二甲基甲酰胺溶液，所述静电纺丝装置为单针静电纺丝装置，静电纺丝工艺参数如下：针头内径为0.1～1mm，进液速率为0.1～2.0mL/h，纺丝电压为20～50kV，纺丝距离为10～100cm，纺丝环境温度为10～90℃，且纺丝环境湿度为20％～80％。
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