CN110997305B

CN110997305B - 具有可控制的固相体积分数的纳米纤维网状物

Info

Publication number: CN110997305B
Application number: CN201880055797.1A
Authority: CN
Inventors: 王祺琦; 廖磊; 崔屹
Original assignee: Siqing Air Co
Current assignee: Siqing Air Co
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: US10926208B2; AU2018329571A1; EP3678860A4; US20190070538A1; JP2020532667A; EP3678860A1; KR20200047663A; WO2019050767A1; CN110997305A

Abstract

本发明公开了纳米纤维结构及其制造和使用方法。在一些实施方式中，提供了包含与包含多个支撑元件的支撑结构接触的多孔片材，其中：纳米纤维的平均直径为约10‑900 nm；支撑元件的平均厚度小于、约等于或大于纳米纤维的厚度的平均厚度；片材的平均厚度为支撑元件的平均厚度的约75％‑150％；纳米纤维的总体积小于多孔片材的总体积的约20％；和/或支撑结构的总体积小于多孔片材的总体积的约50％。在一些实施方式中，提供了包含一个或多个部分的多层结构，其中每个部分都独立地包含一个或多个如本文所述的多孔片材。

Description

具有可控制的固相体积分数的纳米纤维网状物

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C. § 119(e)，本申请要求2017年09月05日提交的美国临时申请编号62/554,313的利益，其内容通过引用方式整体并入本发明。

背景技术

常规的纳米纤维网状结构通常是非常脆弱的，并且需要由其他纤维介质支撑以用于应用用途，例如纺粘型非织造基底、玻璃纤维毡等。

为了将纳米纤维网状物（web）永久地固定在纤维介质上，通常使用例如压延的成网工艺。图1A-1B示出了这种压延工艺的例子，其中使位于纤维介质104的上表面（或下表面）之上（图1A）或纤维介质104之间（图1B）的未粘合的纳米纤维网状物102以预定压力和/或温度通过彼此挤压的两个相对的辊106a、106b的辊隙（nip）。

例如图1A-1B所示的压延工艺将会压实整个结构，并因此增加纳米纤维网状物102的固相体积分数（solid volume fraction）。纳米纤维网状物102的固相体积分数可被定义为纳米纤维的体积与整个结构的体积之比。图2A-2B提供了在压延之前具有第一固相体积分数（SV1）的纳米纤维网状物102的分解视图（图2A）、以及在压延之后生成的具有第二体积分数（SV2）的纳米纤维网状物102的分解视图（图2B），其中SV1小于SV2。

固相体积分数是在确定纳米纤维网状结构的性能/功能中的重要因素。然而，常规的纳米纤维网状结构不允许精确控制纳米纤维网状物的固相体积分数。

发明概述

本发明提供了新颖的纳米纤维网状结构及其制造和使用方法，其中该结构的一种或多种性质（例如纤维直径、基重、固相体积分数等）是可控制的。

相应地，在一个实施方式中，本发明在此提供了一种多孔片材，其包含与包含多个支撑元件的支撑结构接触的多个纳米纤维，其中：纳米纤维的平均直径为约10-900 nm；支撑元件的平均厚度小于、约等于或大于纳米纤维的厚度的平均厚度，该片材的平均厚度为支撑元件的平均厚度的约75％-150％；纳米纤维的总体积小于多孔片材的总体积的约20％；和/或支撑结构的总体积小于多孔片材的总体积的约50％。

在一些实施方式中，多孔片材的总体积的至少约30％是空的。

在一些实施方式中，纳米纤维中的至少85％在片材中存在得与相对的表面相比更靠近一个表面。

在一些实施方式中，纳米纤维基本上不均匀地被分布在相邻的平行的支撑元件之间。

在一些实施方式中，纳米纤维通过选自以下方法来制备：静电纺丝、熔喷（meltblowing）、气喷（gas blowing）、强力纺丝（force spinning）及其组合。

在一些实施方式中，纳米纤维被设置在支撑结构的一侧上。

在一些实施方式中，支撑结构具有网格状物（mesh）的形状。在一些实施方式中，在网格状物中的平行的支撑元件的平均距离是支撑元件的厚度的至少约一倍。

在一些实施方式中，每个支撑元件都独立地形成选自以下的形状：圆形、三角形、平行四边形、梯形、六边形、八边形、不规则形状或其组合。

在一个实施方式中，还提供了一种多孔片材，其包含：包含第一（组）多个孔的网格状结构和与该网格状结构接触的聚合物纳米纤维网状物，其中所述聚合物纳米纤维网状物包含第二（组）多个孔，并且该纳米纤维网状物的至少一部分位于该网格状结构的第一多个孔之内。

在一些实施方式中，网格状结构包含界定第一多个孔的多个相互连接的支撑元件。

在一些实施方式中，支撑元件由金属材料、塑料材料、陶瓷材料、纤维材料或其组合组成。

在一些实施方式中，支撑元件的平均直径范围为约30 um至约3 mm。

在一些实施方式中，网格状结构的平均孔尺寸是该网格状结构的厚度的至少一倍。在一些实施方式中，网格状结构的平均孔尺寸在约0.01 mm²至约100 cm²范围内。

在一些实施方式中，第一多个孔中的每个孔都具有选自以下的形状：圆形、三角形、平行四边形、梯形、六边形、八边形和不规则形状。

在一些实施方式中，纳米纤维网状物包含界定第二多个孔的多个相互连接的聚合物纳米纤维。在一些实施方式中，纳米纤维网状物的平均孔尺寸小于网格状结构的平均孔尺寸。

在一些实施方式中，聚合物纳米纤维的平均直径为约10至900 nm。

在一些实施方式中，一些聚合物纳米纤维包含一个或多个极性官能团。

在一些实施方式中，聚合物纳米纤维包括尼龙、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚（环氧乙烷）、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚苯并恶唑、聚芳酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯或其组合。

在一些实施方式中，纳米纤维网状物的固相体积分数小于20％。

在一些实施方式中，多孔片材的厚度在约30 um至6 mm的范围内。

在一个实施方式中，还提供了包含一个或多个如本文所述的多孔片材的设备。在一些实施方式中，该设备包含至少两个如本文所述的多孔片材。

在一个实施方式中，还提供了一种设备，其包含具有表面的基底、以及位于该基底的表面上的一个或多个如本文所述的多孔片材。

在一个实施方式中，还提供了用于形成多孔片材的方法，其中该方法包含使多个纳米纤维与包含多个支撑元件的支撑结构接触，其中：该纳米纤维的平均直径为约10-900nm；该支撑元件的平均厚度为该纳米纤维的厚度的平均厚度的至少约一倍；该片材的平均厚度为支撑元件的平均厚度的约75％-150％；纳米纤维的总体积小于约20％；和/或支撑结构的总体积小于多孔片材的总体积的约50。

在一些实施方式中，该方法进一步包含通过静电纺丝、熔喷、气喷、强力纺丝或其组合形成多个纳米纤维。在一些实施方式中，支撑结构具有网格状物的形状。

在一个实施方式中，还提供了一种多层的多孔结构，其包含：一个或多个区域，每个区域都包含被相对于彼此垂直设置的多个层；以及多个纳米纤维，其被设置在该层中的至少一层的多孔材料的至少一部分之内。每一层都包含总体积小于该层的总体积的约50％的多孔材料。此外，对于包含纳米纤维的每一层，纳米纤维的总体积小于该层的总体积的约20％。

在一些实施方式中，多层的多孔结构中的每一层的多孔材料包含孔，每个孔都独立地具有选自以下的形状：圆形、三角形、平行四边形、梯形、六边形、八边形和不规则形状。

在一些实施方式中，多层的多孔结构的层中的至少一个不包含纳米纤维。

在一些实施方式中，多层的多孔结构包含被相对于彼此水平设置的多个区域。

在一些实施方式中，多层的多孔结构的每一层的多孔材料都独立地由织造或非织造材料组成。

在一些实施方式中，多层的多孔结构的层中的至少一层的多孔材料由非织造材料组成。在一些实施方式中，非织造材料通过选自以下的方法制备：纺粘、熔喷、针刺、气流成网（air-laying）、水刺、及其组合。

附图说明

通过参考附图，可以更容易地理解本发明的示例性和非限制性实施方式，其中：

图1A-1B示出了用于形成纳米纤维网状结构的压实工艺（例如压延）的示意图。

图2A-2B示出了在压延之前具有第一固相体积分数（SV1）的纳米纤维网状物的横截面视图（图2A）和在压延之后生成的具有第二体积分数（SV2）的纳米纤维网状物的横截面视图（图2B），其中SV1小于SV2。

图3示出了根据一个实施方式的纳米纤维网状结构的轴侧视图。

图4示出了根据一个实施方式的包含与支撑结构接触的多个纳米纤维的多孔片材的横截面侧视图。

图5A-5H示出了如本文所述的多孔片材的孔可采用的示例性横截面形状。

图6A示出了根据一个实施方式的包含与支撑结构接触的多个纳米纤维的多孔片材的俯视图，其中支撑结构是网格状物。图6B示出了图6A的多孔片材的单个孔的俯视图，以及图6C-6D示出了单个孔的横截面视图。图6E另外提供了如本文所述在使图6A的多孔片材接受压实工艺（例如压延）之后单个孔的横截面视图。仅为了清楚起见，在图6A-6E中省略了多个纳米纤维。

图6F示出了根据一个实施方式的包含与支撑结构接触的多个纳米纤维的多孔片材的俯视图，其中支撑结构是织造结构。图6G示出了图6F的多孔片材的单个孔的俯视图，以及图6H-6I示出了单个孔的横截面视图。图6J另外提供了如本文所述在使图6F的多孔片材接受压实工艺（例如压延）之后单个孔的横截面视图。为了清楚起见，在图6F-6J中省略了多个纳米纤维。

图7A-7C示出了根据一些实施方式的如本文所述的纳米纤维在多孔片材的孔之内的各种分布的横截面视图。

图8A-8B示出了根据一些实施方式的包含至少三个被垂直设置/定向的如本文所述的多孔片材的多层结构的横截面视图。

图9示出了根据一个实施方式的与基底的表面接触的多孔结构的横截面视图。

图10示出了根据一个实施方式的包含四个被垂直设置/定向的多孔层的多层结构的横截面视图。

图11示出了根据一个实施方式的包含至少两个被水平设置/定向的部分的多层结构的横截面视图，其中每个部分都包含至少两个被垂直设置/定向的如本文所述的多孔层。

图12示出了根据一个实施方式的用于形成如本文所述的多孔片材的方法的流程图。

图13A-13B示出了根据一个实施方式的分别在压实工艺（例如压延）之前和之后与多孔片材的支撑结构接触的多个纳米纤维的横截面视图。

详细说明

本发明提供了新颖的纳米纤维网状结构及其制造和使用的方法。这些新颖的纳米纤维网状结构的一种或多种性质（例如纤维直径、基重、固相体积分数等）是独立地可控制到当前技术所不存在的程度，从而允许形成包含所需性能/功能的结构。

纳米纤维网状物的固相体积分数（SVF）的定义可以例如参考图3来理解。例如，图3示出了结构302和与其接触的多个纳米纤维304。在一些实施方式中，多个纳米纤维304在本文中可以统一地称为纳米纤维网状物。多个纳米纤维304的SVF可以被定义为：

SVF =∑纳米纤维（304）的体积/结构（302）的体积。

现在参考图4，根据一个实施方式示出多孔片材400的横截面侧视图。多孔片材400或其组件/特征可以与本文所述的其他装置/特征/组件（例如参照其他实施方式和附图所描述的那些）组合或替代地实施。多孔片材400可另外地在用于制造和/或使用本文所述的这种装置/组件/特征的任何方法中。多孔片材400也可以用于各种应用和/或排列中，其在本文所述的说明性实施方式中可能标记或可以不标记出。例如，在一些实施方式中，多孔片材400可包括与图4中所示的那些特征/组件相比更多或更少的特征/组件。此外，多孔片材400不限于图4中具体示出的组件/特征的尺寸、形状、数量等。

如图4所示，多孔片材400包含与包含多个支撑元件406的支撑结构404接触的多个纳米纤维402。在一些实施方式中，多孔片材400的平均厚度t _p可以是支撑元件406的平均厚度t _s的约75％至约150％。在一些实施方式中，多孔片材400的平均厚度t _p可以是支撑元件406的平均厚度t _s的约100％至约150％。在一些实施方式中，多孔片材400的平均厚度t _p可以为支撑元件406的平均厚度t _s的100％。在一些实施方式中，多孔片材400的平均厚度t _p可以是支撑元件406的平均厚度t _s的125％。在一些实施方式中，多孔片材400的平均厚度t _p可以为支撑元件406的平均厚度t _s的150％。

在一些实施方式中，多孔片材400的平均厚度t _p在约30 μm至约10 mm、约50 μm至约6 mm、或约100 μm至约2 mm的范围内。在一些实施方式中，多孔片材400的平均厚度t _p可在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约30 μm、约50 μm、约100 μm、约150μm、约200 μm、约250 μm、约300 μm、约350 μm、约400 μm、约450 μm、约500 μm、约550 μm、约600 μm、约650 μm、约700 μm、约750 μm、约800 μm、约850 μm、约900 μm、约950 μm、约1 mm、约1.5 mm、约2 mm、约2.5 mm、约3 mm、约3.5 mm、约4 mm、约4.5 mm、约5 mm、约5.5 mm、约6mm、约6.5 mm、约7 mm、约7.5 mm、约8 mm、约8.5 mm、约9 mm、约9.5 mm和约10 mm。

在一些实施方式中，多孔片材400的总体积的至少约30％至约90％可以是空的。在一些实施方式中，多孔片材400的总体积的至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％可以是空的。在一些实施方式中，多孔片材400的总体积的至少约30％、至少约60％、或至少约90％可以是空的。在一些实施方式中，多孔片材400的总体积的至少约30％可以是空的。在一些实施方式中，多孔片材400的总体积的至少约60％可以是空的。在一些实施方式中，多孔片材400的总体积的至少约90％可以是空的。

在一些实施方式中，支撑结构404的总体积可小于多孔片材400的总体积的约30％至约50％。在一些实施方式中，支撑结构404的总体积可小于多孔片材400的总体积的约30％、小于约32％、小于约34％、小于约36％、小于约38％、小于约40％、小于约42％、小于约44％、小于约46％、小于约48％、或小于约50％。在一些实施方式中，支撑结构404的总体积可小于多孔片材400的总体积的约30％、小于约40％、或小于约50％。在一些实施方式中，支撑结构404的总体积可以小于多孔片材400的总体积的约30％。在一些实施方式中，支撑结构404的总体积可以小于多孔片材400的总体积的约40％。在一些实施方式中，支撑结构404的总体积可以小于多孔片材400的总体积的约50％。

在一些实施方式中，支撑结构404及其相应的支撑元件406可以由织造或非织造材料组成。在一些实施方式中，支撑结构404及其相应的支撑元件406可以由织造材料组成。在一些实施方式中，支撑结构404及其相应的支撑元件406可以由非织造材料组成。

在一些实施方式中，支撑结构404的支撑元件406可以由金属材料、塑料材料、陶瓷材料、纤维材料或其组合组成。

在一些实施方式中，支撑元件406可每一个都独立地具有基本上圆形、基本上矩形等的横截面形状（其中所述横截面垂直于如图4所示的y轴截取）。在一些实施方式中，支撑元件406可以每一个都独立地具有如图5A-5H所示的形状，例如矩形（图5A）、三角形（图5B）、平行四边形（图5C）、梯形（图5D）、六边形（图5E）、八边形（图5F）、圆形（图5G）、正方形（图5H）或不规则形状（未示出）。

在一些实施方式中，支撑元件406中的至少两个可以具有彼此相同的形状。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个都可以具有彼此相同的形状。

在一些实施方式中，支撑元件406中的至少两个可以具有彼此不同的形状。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个都可以具有彼此不同的形状。

如图4所示，支撑结构404的支撑元件406界定出多个孔408，在其中设置了基本上所有的纳米纤维402。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大距离D _s可以小于、约等于或大于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大距离D _s可以小于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大距离D _s可以约等于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大距离D _s可以大于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大距离D _s可以是支撑元件406的厚度t _s的至少一倍。

在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大距离D _s范围为约0.1 mm至约10 cm、约0.3 mm至约5 cm、或约0.5 mm至约4 cm。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大距离D _s在包括以下数值和任意两个以下数值之间的范围内：约0.1 mm、约0.2 mm、约0.4 mm、约0.6 mm、约0.8 mm、约1 mm、约2mm、约4 mm、约6 mm、约8 mm、约1 cm、约2 cm、约3 cm、约4 cm、约5 cm、约6 cm、约7 cm、约8cm、约9 cm和约10 cm。

在一些实施方式中，相对且相邻的支撑元件406可以彼此成平行间隔关系。例如，在孔408可以每一个都独立地具有基本上正方形、矩形、平行四边形等形状的情况下（其中所述横截面垂直于如图4所示的z轴截取），可能发生这种情况。

在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的平均距离D _s可以小于、约等于或大于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中每一个之间的平均距离D _s可以小于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的平均距离D _s可以约等于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的平均距离D _s可以大于支撑元件406的厚度t _s。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406之间的平均距离D _s可以是支撑元件406的厚度t _s的至少一倍。

在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406之间的平均距离D _s在约0.1 mm至约10 cm、约0.3 mm至约5 cm、或约0.5 mm至约4 cm的范围内。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406之间的平均距离D _s在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约0.1 mm、约0.2mm、约0.4mm、约0.6 mm、约0.8 mm、1 mm、约2 mm、约4 mm、约6 mm、约8mm、约1 cm、约2 cm、约3 cm、约4 cm、约5 cm、约6 cm、约7 cm、约8 cm、约9 cm或约10 cm。

在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大节距P _s（例如，中心到中心的距离）可以在约0.1 mm至约20 cm、0.3 mm至约10 cm、或约0.5 mm至约6 cm的范围内。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406中的每一个之间的最大间距P _s在包括以下数值和任意两个以下数值之间的范围内：约0.1、约0.2 mm、约0.4 mm、约0.6 mm、约0.8 mm、约1 mm、约2 mm、约4 mm、约6 mm、约8 mm、约1 cm、约2 cm、约3 cm、约4cm、约5 cm、约6 cm、约7 cm、约8 cm、约9 cm、或约10 cm、约11 cm、约12 cm、约13 cm、约14cm、约15 cm、约16 cm、约17 cm、约18 cm、约19 cm和约20 cm。

在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406之间的平均节距P _s（例如，中心到中心的距离）可以在约0.1 mm至约20 cm、约0.3 mm至约10 cm、或约0.5 mm至约6 cm的范围内。在一些实施方式中，在相对且相邻的支撑元件406之间的平均节距P _s在包括以下数值和任意两个以下数值之间的范围内：约0.1、约0.2 mm、约0.4 mm、约0.6 mm、约0.8 mm 、约1mm、约2 mm、约4 mm、约6 mm、约8 mm、约1 cm、约2 cm、约3 cm、约4 cm、约5 cm、约6 cm、约7cm、约8 cm、约9 cm、或约10 cm、约11 cm、约12 cm、约13 cm、约14 cm、约15 cm、约16 cm、约17 cm、约18 cm、约19 cm和约20 cm。

在一些实施方式中，多孔片材400可具有由许多可重复的部分界定出的长度l _p，可重复部分中的每一个都具有平均节距P _s。例如，多孔片材的长度l _p可约等于N个P _s的部分，其中N为至少一个、至少两个、至少5个、至少10个、至少15个、至少20个、至少25个、至少50个、至少75个、至少100个、至少150个、至少200个、至少250个、至少300个、至少350个、至少400个、至少500个、至少600个、至少700个、至少800个、至少900个、至少1000个、至少1200个、至少1400个、至少1600个、至少1800个、至少2000个、至少2200个、至少2400个、至少2600个、至少2800个、至少3000个、至少3200个、至少3400个、至少3600个、至少3800个、至少4000个、至少4200个、至少4400个、至少4600个、至少4800个、至少5000个等。在一些实施方式中，多孔片材400的宽度w _p（未示出）可以小于、约等于或大于多孔片材400的长度l _p。

在一些实施方式中，孔408中的每一个的孔尺寸都可以独立地是支撑结构404的厚度的至少一倍。在一些实施方式中，孔408中的每一个的孔尺寸都可以独立地在约0.01 mm²至约100 cm²、约0.1 mm²至约25 cm²或约0.25 mm²至约16 cm²的范围内。在一些实施方式中，孔408中的每一个的孔尺寸都可独立地在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约0.01 mm²、约0.05 mm²、约0.1 mm²、约0.5 mm²、约1 mm²、约2 mm²、约4 mm²、约6 mm²、约8mm²、约1 cm²、约5 cm²、约10 cm²、约15 cm²、约20 cm²、约25 cm²、约30 cm²、约35 cm²、约40cm²、约45 cm²、约50 cm²、约55 cm²、约60 cm²、约65 cm²、约70 cm²、约75 cm²、约80 cm²、约85cm²、约90 cm²、约95 cm²、和约100 cm²。

在一些实施方式中，孔408的平均尺寸可以是支撑结构404的厚度的至少一倍。在一些实施方式中，孔408的平均尺寸可以在约0.01 mm²至约100 cm²、约0.1 mm²至约25 cm²、或约0.25 mm²至约16 cm²的范围内。在一些实施方式中，孔408的平均尺寸在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约0.01 mm²、约0.05 mm²、约0.1 mm²、约0.5 mm²、约1mm²、约2 mm²、4 mm²、约6 mm²、约8 mm²、约1 cm²、约5 cm²、约10 cm²、约15 cm²、约20 cm²、约25 cm²、约30 cm²、约35 cm²、约40 cm²、约45 cm²、约50 cm²、约55 cm²、约60 cm²、约65 cm²、约70 cm²、约75 cm²、约80 cm²、约85 cm²、约90 cm²、约95 cm²和约100 cm²。

在一些实施方式中，每一个孔408都可独立地具有基本上矩形或正方形的横截面形状（其中所述横截面垂直于如图4所示的z轴截取）。在一些实施方式中，每一个孔408都可以独立地具有如图5A-5H所示的形状，例如矩形（图5A）、三角形（图5B）、平行四边形（图5C）、梯形（图5D）、六边形（图5E）、八边形（图5F）、圆形（图5G）、正方形（图5H）或不规则形状（未示出）。

在一些实施方式中，孔408中的至少两个可以具有彼此相同的形状。在一些实施方式中，孔408中的每一个都可以具有彼此相同的形状。

在一些实施方式中，孔408中的至少两个可具有彼此不同的形状。在一些实施方式中，孔408中的每一个都可以具有彼此不同的形状。

继续参照图4，在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度（或直径）t _s都独立地小于、约等于、或大于纳米纤维402的平均厚度（或直径）。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度（或直径）t _s都独立地小于纳米纤维402的平均厚度。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度（或直径）t _s都独立地约等于纳米纤维402的平均厚度。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度（或直径）t _s都独立地大于纳米纤维402的平均厚度。

在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度（或直径）t _s都可以独立地是纳米纤维402的平均厚度（或直径）的厚度的至少约一倍。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度t _s都可以独立地是纳米纤维402的平均厚度（或直径）的至少两倍。

在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度（或直径）t _s都可以独立地在约30 μm至约10 mm、约50 μm至约6 mm、或约100 μm至约2 mm的范围内。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个的厚度（或直径）t _s在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约30 μm、约50 μm、约100 μm、约150 μm、约200 μm、约250 μm、约300 μm、约350 μm、约400 μm、约450 μm、约500 μm、约550 μm、约600 μm、约650 μm、约700 μm、约750 μm、约800μm、约850 μm、约900 μm、约950μm、约1 mm、约1.5 mm、约2 mm、约2.5 mm、约3 mm、约4 mm、约5 mm、约6 mm、约7 mm、约8 mm、约9 mm、和约10 mm。

在一些实施方式中，支撑元件406的平均厚度（或直径）可以小于、约等于、或大于纳米纤维402的平均厚度（或直径）。在一些实施方式中，支撑元件406的平均厚度（或直径）可以是纳米纤维402的平均厚度（或直径）的至少约一倍。在一些实施方式中，支撑元件406的平均厚度（或直径）可以是纳米纤维402的平均厚度（或直径）的至少约两倍。在一些实施方式中，支撑元件406的平均厚度（或直径）可以在约30 μm至约10 mm、约50 μm至约6 mm、或约100 μm至约2 mm的范围内。

在一些实施方式中，支撑元件406中的至少两个可以具有彼此相同的厚度（或直径）。在一些实施方式中，支撑元件406中每一个都可具有彼此相同的厚度（或直径）。

在一些实施方式中，支撑元件406中的至少两个可具有彼此不同的厚度（直径）。在一些实施方式中，支撑元件406中的每一个都可以具有彼此不同的厚度（直径）。

在一些实施方式中，支撑结构404可以是网格状物。图6A提供了具有这样的网格状物602的多孔片材400的俯视图。在图6A的实施方式中，网格状物602的每一个孔408都可具有由两对相对且平行的支撑构件406a、406b界定的基本上正方形的横截面形状（其中所述横截面垂直于图6A的z轴截取）。在图6B中提供了网格状物602的单个孔408的分解俯视图，并且在图6C-6D中提供了所述孔408的分解侧视图。值得注意的是，仅仅为了清楚起见，图6A-6D中未示出多个纳米纤维402。

网格状物602包含相交区域604，相邻、垂直的支撑元件406a、406b在此相遇/相交。在图6A-6D 的实施方式中，支撑元件406b（例如，基本上平行于y轴设置的那些）位于支撑元件406a（例如，基本上平行于x轴设置的那些）上方。然而，值得注意的是，在其他实施方式中，支撑元件406b可以位于支撑元件406a下方。在其他实施方式中，支撑元件406b可以不位于支撑元件406a上方或下方，而是可以在同一平面x-y平面内的相交点处连接。在一些实施方式中，交替的支撑元件406b可以在支撑元件406a的上方和下方，例如如图6F-6H所示，其在稍后进行详细描述。

继续参考图6A-6D，在一些实施方式中，在第一对相对、平行的支撑元件406a之间的距离可以界定对应的孔408的长度D ₁，并且在第二对相对、平行的支撑元件406b之间的距离可以界定所述孔408的宽度D ₂。在一些实施方式中，D ₁和/或D ₂可每一个都独立地小于、约等于、或大于支撑元件的厚度t _s。在一些实施方式中，D ₁和/或D ₂可每一个都独立地小于支撑元件的厚度t _s。在一些实施方式中，D ₁和/或D ₂可每一个都独立地约等于支撑元件的厚度t _s。在一些实施方式中，D ₁和/或D ₂可每一个都独立地大于支撑元件的厚度t _s。在一些实施方式中，D ₁和/或D ₂可每一个都独立地为支撑元件的厚度t _s的至少约一倍。

在一些实施方式中，D ₁和/或D ₂可每一个都独立地在约0.1 mm至约10 cm、约0.3 mm至约5 cm、或约0.5 mm至约4 cm的范围内。在一些实施方式中，D ₁和/或D ₂可每一个都独立地在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约0.1 mm、约0.2 mm、约0.4 mm、约0.6 mm、约0.8 mm、约1 mm、约2 mm、约4 mm、约6 mm、约8 mm、约1 cm、约2 cm、约3 cm、约4cm、约5 cm、约6 cm、约7 cm、约8 cm、约9 cm、或约10 cm。

如上所示，在图6A-6D的实施方式中，网格状物602 的孔408中的每一个可具有基本上正方形的形状，因此其长度D ₁和宽度D ₂可大约相等。然而，值得注意的是，支撑结构404（无论是否为网格状物）的孔408中的每一个的形状都不限于正方形，并且可以采用任何合适的形状，例如本文所讨论的那些形状。这样，每个孔408的长度D ₁可以大于、约等于或小于其宽度D ₂。例如，在其中每个孔408具有基本上矩形形状的示例性实施方式中，每个孔408的长度D ₁可以在约0.1 mm至约10 cm的范围内，并且其宽度D ₂可以在约0.1 mm至约10 cm的范围内，前提是D ₁不是约等于D ₂。

在一些实施方式中，网格状物602的孔408中的每一个的最大长度、宽度和/或直径是网格状物602的厚度的至少一倍。在一些实施方式中，孔408中的每一个的最大长度、宽度和/或直径可以在约0.1 mm至约10 cm的范围内。

在一些实施方式中，孔408的平均长度、宽度和/或直径可以是网格状物602的厚度的至少一倍。在一些实施方式中，孔408的平均长度、宽度和/或直径可在约0.1 mm至约10cm的范围内。

在一些实施方式中，网格状物602中的相对且相邻的支撑元件406b（和/或406a）中的每一个之间的最大节距P _m（例如，中心至中心距离）在约 0.1 mm至约20 cm、约0.3 mm至约10cm，或约0.5 mm至约6 cm的范围内。在一些实施方式中，网格状物602中的相对且相邻的支撑元件406b（和/或406a）之间的最大节距P _m可以在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约0.1 mm、约0.2 mm、约0.4 mm、约0.6 mm、约0.8 mm、约1 mm、约2 mm、约4mm、约6 mm、约8 mm、约1 cm、约2 cm、约3 cm、约4 cm、约5 cm、约6 cm、约7 cm、约8 cm、约9cm或约10 cm、约11 cm、约12 cm、约13 cm、约14 cm、约15 cm、约16 cm、约17 cm、约18 cm、约19 cm、和约20 cm。

在一些实施方式中，网格状物602中的相对且相邻的支撑元件406b（和/或406a）之间的平均节距P _m（例如，中心到中心的距离）可以在约0.1 mm到约20 cm、约0.3 mm至约10cm、或约0.5 mm至约6 cm的范围内。在一些实施方式中，网格状物中的相对且相邻的支撑元件406b（和/或406a）之间的平均节距P _m可以在包括以下数值和任意两个以下数值之间的范围内：约0.1 mm、约0.2 mm、约0.4 mm、约0.6 mm、约0.8 mm、约1 mm、约2 mm、约4 mm、约6mm、约8 mm、约1 cm、约2 cm、约3 cm、约4 cm、约5 cm、约6 cm、约7 cm、约8 cm、约9 cm、或约10 cm、约11 cm、约12 cm、约13 cm、约14 cm、约15 cm、约16 cm、约17 cm、约18 cm、约19cm、和约20 cm。

网格状物602在非相交区域606中的平均厚度t _m1（例如，如图6C所示）还可以为支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）t _s的约75％至约150％。在一些实施方式中，网格状物602的平均厚度t _m1是支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）t _s的约100％至约150％。在一些实施方式中，网格状物602在非相交区域606中的平均厚度t _m1是支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）t _s的约100％。在一些实施方式中，网格状物602在非相交区域606中的平均厚度t _m1是支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）t _s的约125％。在一些实施方式中，网格状物602在非相交区域606中的平均厚度t _m1是支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）t _s的约150％。

网格状物602在相交区域604中的平均厚度t _m2（例如，如图6D所示）还可为所述相交区域604中的两个支撑元件406a、406b的平均组合厚度（或直径）的约75％至约150％。在一些实施方式中，网格状物602的平均厚度t _m2可以是在相交区域604中的两个支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）的约75％至约150％。在一些实施方式中，网格状物602的平均厚度t _m2可为相交区域604中的两个支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）的约75％。在一些实施方式中，网格状物602的平均厚度t _m2可为在相交区域604中的两个支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）的约100％。在一些实施方式中，网格状物602的平均厚度t _m2可为在相交区域604中的两个支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）的约125％。在一些实施方式中，网格状物602的平均厚度可为相交区域604中的两个支撑元件406a、406b的平均厚度（或直径）的约150％。

在一些实施方式中，网格状物602在相交区域604和非相交区域606中的平均厚度独立地在约30 μm至约10 mm、约50 μm至约6 mm、或100 µm至约2 mm的范围内，前提是相交区域604中的网格状物602的平均厚度约等于或大于非相交区域606中的网格状物的平均厚度。在一些实施方式中，网格状物602在相交区域604和非相交区域606中的平均厚度独立地在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约30 μm、约50 μm、约100 μm、约150μm、约200 μm、约250 μm、约300 μm、约350 μm、约400 μm、约450 μm、约500 μm、约550 μm、约600 μm、约650 μm、约700 μm、约750 μm、约800 μm、约850 μm、约900 μm、约950 μm、约1 mm、约1.5 mm、约2 mm、约2.5 mm、约3 mm、约3.5 mm、约4 mm、约4.5 mm、约5 mm、约5.5 mm、约6mm、约6.5 mm、约7 mm、约7.5 mm、约8 mm、约8.5 mm、约9 mm、约9.5 mm、和约10 mm。

在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度（或直径）t _s可独立地其小于、约等于或大于纳米纤维402的平均厚度（或直径）。在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中每一个的厚度（或直径）t _s都可独立地小于纳米纤维402的平均厚度（或直径）。在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度（或直径）t _s都可独立地约等于纳米纤维402的平均厚度（或直径）。在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中的每一个厚度（或直径）t _s都可以独立地大于纳米纤维402的平均厚度（或直径）。

在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度（或直径）t _s都可以独立地是纳米纤维402的平均厚度（或直径）的至少约一倍。在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度（或直径）t _s都可独立地是纳米纤维402的平均厚度（或直径）的至少两倍。

在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中每一个的厚度（或直径）t _s都可独立地在约30 μm至约10 mm、约50 μm至约6 mm、或约100 µm至约2 mm的范围内。在一些实施方式中，网格状物602中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度（或直径）t _s都可以独立地在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约30 μm、约50 μm、约100 μm、约150 μm、约200 μm、约250 μm、约300 μm、约350 μm、约400 μm、约450 μm、约500 μm、约550 μm、约600 μm、约650 μm、约700 μm、约 750 μm、约800 μm、约850 μm、约900 μm、约950 μm、约1 mm、约1.5 mm、约2 mm、约2.5 mm、约3 mm、约4 mm、约5 mm、约6 mm、约7 mm、约8mm、约9 mm和约10 mm。

在一些实施方式中，网格状物602的支撑元件406a、406b的厚度（或直径）t _s可以平均为纳米纤维402的平均厚度（或直径）的至少约一倍。在一些实施方式中，网格状物602的支撑元件406a、406b的厚度（或直径）t _s可以平均为纳米纤维402的平均厚度（或直径）的至少约两倍。在一些实施方式中，网格状物602的支撑元件406a、406b的厚度（或直径）t _s可以平均在约30 μm至约10 mm、约50 μm至约6 mm、或约100 μm至约2 mm的范围内。

在一些实施方式中，可以使网格状物602经受如本文所述的压实工艺，包括但不限于压延。在一些实施方式中，该压实工艺可以至少在相交区域604中减小支撑元件406a、406b的厚度以及网格状物602的整体厚度。例如，图6E提供了在压实工艺之后的在网格状物602的相交区域604中的一个孔408的分解横截面视图（其中仅为了清楚起见，再次从图中省略了纳米纤维）。尤其如图6E所示，在压实工艺之后，至少在相交区域604中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度t _s2都可以独立地小于在所述压实工艺之前的其对应的厚度t _s。在一些实施方式中，在压实工艺之后，至少在相交区域604中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度t _s2都可以独立地是在所述压实工艺之前其对应的厚度t _s的约100％至约30％。

同样如图6E所示，在前述压实工艺之后，至少在相交区域604中的网格状物602的厚度t _m3小于在所述压实工艺之前的其对应的厚度t _m2。在一些实施方式中，在压实工艺之后，至少在相交区域604中的网格状物602的厚度t _m3可以是在所述压实工艺之前的其对应厚度t _m2的约100％至约30％。

继续参考图4，在一些实施方式中，支撑结构404可以是织造结构。图6F提供了具有这样的织造结构608的多孔片材400的俯视图。在图6F的实施方式中，织造结构608的每个孔408可具有由两对相对且平行的支撑构件406a、406b界定的基本上正方形的横截面形状（其中所述横截面垂直于图6F的z轴截取）。在图6G中提供了织造结构608的单个孔408的俯视分解视图，并且在图6H-6I中提供了所述孔408的分解侧视图。值得注意的是，仅是为了清楚起见，在图6F-6I中未示出多个纳米纤维402。

如上文关于网格状结构602所讨论，在一些实施方式中，还可以使织造结构608接受本文所述的压实工艺（例如压延）。在一些实施方式中，该压实工艺可以至少在相交区域604中减小支撑元件406a、406b的厚度以及织造结构608的整体厚度。例如，图6J提供了在压实工艺之后的织造结构608的相交区域604中的一个孔408的分解横截面视图（其中仅为清楚起见再次从附图中省略了纳米纤维）。尤其如图6J所示，在压实工艺之后，至少在相交区域604中的支撑元件406a、406b中的每一个都可以独立地具有减小的厚度t _s2。在一些实施方式中，在压实工艺之后，至少在相交区域604中的支撑元件406a、406b中的每一个的厚度t _s2都可以独立地是在所述压实工艺之前其对应的厚度t _s的约100％至约30％。

同样如图6J所示，在前述压实工艺之后，织造结构608至少在相交区域604中可以具有减小的厚度t _m3。在一些实施方式中，在压实工艺之后至少在相交区域604中的织造结构608的厚度t _m3可以在所述压实工艺之前其对应的厚度t _m2的约100％至约30％。

值得注意的是，图6F-6J的织造结构608代表图6A-6E中所示的网状结构物602的变形，其中相同或相似的组件和特征被给予相同参考编号。相应地，图6F-6J的织造结构608的尺寸（例如，D ₁、D ₂ 、d ₂、t _s、t _s2、孔尺寸和/或孔形状等）与参考图6A-6E的织造结构602所示的基本上相同。此外，图6F-6J的织造结构608的尺寸P _w、t _w1、t _w2、t _w3可以与图6A-6E的网格状物602的尺寸P _m、t _m1、t _m2、t _m3相对应和/或基本上有相同值。

继续参考图4所示，多个纳米纤维402界定第二多孔410。在一些实施方式中，由纳米纤维402界定的孔410的平均孔尺寸小于由支撑元件406界定的孔408的平均孔尺寸。

在一些实施方式中，纳米纤维402中的每一个的直径都可独立地在约10 nm至约900 nm范围内。在一些实施方式中，纳米纤维402中的每一个的直径都可以独立地在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约10 nm、约20 nm、约40 nm、约60 nm、约80nm、约100 nm、约120 nm、约140 nm、约160 nm、约180 nm、约200 nm、约220 nm、约240 nm、约260 nm、约280 nm、约300 nm、约320 nm、约340 nm、约360 nm、约380 nm、约400 nm、约420nm、约440 nm、约460 nm、约480 nm、约500 nm、约520 nm、约540 nm、约560 nm、约580 nm、约600 nm、约620 nm、约640 nm、约660 nm、约680 nm、约700 nm、约820 nm、约840 nm、约860nm、约880 nm和约900 nm。

在一些实施方式中，纳米纤维402的平均直径可以在约10 nm至约900 nm的范围内。在一些实施方式中，纳米纤维402的平均直径可以在包括以下数值和在任意两个以下数值之间的范围内：约10 nm、约20 nm、约40 nm、约60 nm、约80 nm、约100 nm、120 nm、约140nm、约160 nm、约180 nm、约200 nm、约220 nm、约240 nm、约260 nm、约280 nm、约300 nm、约320 nm、约340 nm、约360 nm、约380 nm、约400 nm、约420 nm、约440 nm、约460 nm、约480nm、约500 nm、约520 nm、约540 nm、约560 nm、约580 nm、约600 nm、约 620 nm、约640 nm、约660 nm、约680 nm、约700 nm、约820 nm、约840 nm、约860 nm、约880 nm和约900 nm。

在一些实施方式中，多个纳米纤维402的总体积小于多孔片材400的总体积的约20％。在一些实施方式中，多个纳米纤维402的总体积小于多孔片材400的总体积的约20％、小于约18％、小于约16％、小于约14％、小于约12％、小于约12％、小于约10％、小于约8％、小于约6％、小于约4％、或小于约2％。在一些实施方式中，多个纳米纤维402的总体积小于多孔片材400的总体积的约20％、小于约15％、或小于约10％。在一些实施方式中，多个纳米纤维402的总体积小于多孔片材400的总体积的约20％。在一些实施方式中，多个纳米纤维402的总体积小于多孔片材400的总体积的约10％。在一些实施方式中，多个纳米纤维402的总体积小于多孔片材400的总体积的约5％。

在一些实施方式中，纳米纤维402可独立地包含聚合物材料。在一些实施方式中，纳米纤维402中的每一个都可独立地包含尼龙、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚（环氧乙烷）、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚苯并恶唑、聚芳酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯或其组合。此外，在一些实施方式中，纳米纤维402中每一个都可包含一个或多个极性官能团。在一些实施方式中，纳米纤维402可包含例如在美国专利2016/0166959所述的材料和/或性质，其通过引用方式整体并入本文。

在一些实施方式中，纳米纤维402可以通过包括但不限于静电纺丝、熔喷、气喷（例如，空气喷、氮气喷等）、强力纺丝及其组合的方法来制备。

在一些实施方式中，纳米纤维402可以基本上被均匀地分布在相对且相邻（或平行）的支撑元件406之间和/或基本上被均匀地分布在多孔片材400的第一表面412和相对的第二表面414之间。在一些实施方式中，纳米纤维402可以至少基本上被均匀地分布在相对且相邻（或平行）的支撑元件406之间。在一些实施方式中，纳米纤维402可以基本上被均匀地分布在多孔片材400的第一表面412和相对的第二表面414之间。在一些实施方式中，例如图4所示，纳米纤维402可以基本上被均匀地分布在相对且相邻（或平行）的支撑元件406之间，并且基本上被均匀地分布在多孔片材400的第一表面412和相对的第二表面414之间。

在一些实施方式中，纳米纤维402可以被不均匀地分布在相对且相邻的（或平行的）支撑元件406之间，和/或可以基本上被不均匀地分布在多孔片材400的第一表面412和相对的第二表面414之间。例如，图7A提供了一个实施方式，其中至少约85％、约90％、约95％或约100％的纳米纤维402存在得更靠近多孔片材400的第一表面412而不是相对的第二表面414。

图7B提供了其中纳米纤维402被不均匀地分布在相对且相邻的（或平行的）支撑元件406之间的实施方式。尤其是如图7B所示，纳米纤维402基本上被设置/分布在孔408的一侧上。

图7C提供了一个实施方式，其中纳米纤维402被不均匀地分布在相对且相邻的（或平行的）支撑元件406之间，并且被基本上不均匀地分布在多孔片材400的第一表面412和相对的第二表面414之间。

值得注意的是，在一些实施方式中，多孔片材400的孔408中每一个都可独立地包含如本文所述的纳米纤维402的特定分布。换句话说，孔408中的每一个都可以独立地包含纳米纤维402，该纳米纤维402基本上被均匀或不均匀地分布在各自孔408的相对且相邻的（或平行的）支撑元件406之间，和/或基本上被均匀或不均匀地分布在多孔片材400的第一表面412和相对的第二表面414之间。例如，在一些实施方式中，多孔片材400可以包括以下的任意组合：

i) 一个或多个孔408，其中纳米纤维402基本上被均匀地分布在对应孔408的相对且相邻（或平行）的支撑元件406之间；

ii) 一个或多个孔408，其中纳米纤维402基本上被均匀地分布在多孔片400的第一表面412和相对的第二表面414之间；

iii) 一个或多个孔408，其中纳米纤维402基本上被均匀地分布在对应孔408的相对且相邻（或平行）的支撑元件406之间，并且基本上被均匀地分布在多孔片材400的第一表面412和相对的第二表面414之间；

iv) 一个或多个孔408，其具有如图7A所示的纳米纤维402分布；

v) 一个或多个孔408，其具有如图7B所示的纳米纤维402分布；和/或

vi) 一个或多个孔408，具有其如图7C所示的纳米纤维402分布。

在一些实施方式中，纳米纤维402的固相体积分数（SVF）可以小于约20％、小于约10％、或小于约5％。在一些实施方式中，纳米纤维402的固相体积分数可小于约20％、小于约18％、小于约16％、小于约14％、小于约12％、小于约10％、或少于8％。在一些实施方式中，纳米纤维402的固相体积分数可小于约20％。在一些实施方式中，纳米纤维402的固相体积分数可小于约10％。在一些实施方式中，纳米纤维402的固相体积分数可小于约5％。

在一些实施方式中，可将多孔片材400放置在一个或多个另外的多孔片材400附近（例如，在其上方、下方、侧面）。例如，图8A-8B示出了包含至少三个被相对于彼此垂直设置的多孔片材400的多层结构800的示例性实施方式。值得注意的是，仅为了清楚起见，示出了多层结构800中的每个多孔片材400中的单个孔408。还应注意的是，每个多孔片材400之内的孔408不限于图8A-8B所示的纳米纤维402分布，而是可以每个都独立地具有如本文所述的任意纳米纤维402分布。此外，多层结构800不限于三个多孔片材400，而是可以具有任何期望数量的所述片材，例如至少两个多孔片材400、至少三个多孔片材400、至少四个多孔片材400、至少五个多孔片材400、至少六个多孔片材400、至少七个多孔片材400等。

在一些实施方式中，如图8A所示，多层结构800中的每个多孔片材400中的孔408可以彼此对齐。然而，在一些实施方式中，如图8B所示，多层结构800中的至少两个多孔片材400中的一个或多个孔408可以彼此不对齐。

在一些实施方式中，一个或多个多孔片材400可以放置于基底的表面上。图9提供了一个这样的示例性实施例，其中至少一个多孔片材400被放置在基底904的上表面902上。在一些实施方式中，基底904可以是纤维介质、膜结构及其组合。

现参考图10，根据另一示例性实施方式示出了多层结构1000的横截面视图。多层结构1000或其组件/特征可以与本文所述的其他装置/特征/组件（例如参照其他实施方式和附图所述的那些）组合或替代地实施。多层结构1000可以另外地用于制造和/或使用本文所述的这样装置/组件/特征的任何方法中。多层结构1000还可以用于各种应用和/或排列中，这在本文所述的说明性实施方式中可以标记或可不标记出。例如，在一些实施方式中，多层结构1000可以包括比图10所示的更多或更少的特征/组件。此外，多层结构1000不限于具体地如图10所示组件/特征的尺寸、形状、数量等。

如图10所示，多层结构1000可以包含被相对于彼此垂直设置的四个多孔层1002。再次注意的是，多层结构1000不限于四个多孔层1002，而是可以具有任何期望数量的所述层，例如至少两个多孔层1002、至少三个多孔层1002、至少四个多孔层1002、至少五个多孔层1002、至少六个多孔层1002、至少七个多孔层1002等。

在一些实施方式中，每个层1002可以独立地包含多孔材料1004，其总体积小于所述层的总体积的约30％至约50％。在一些实施方式中，每个层1002可以独立地包含多孔材料1004，其总体积小于所述层的总体积的约30％、小于约32％、小于约34％、小于约36％、小于约38％、小于约40％、小于约42％、小于约44％、小于约46％、小于约48％或小于约50％。在一些实施方式中，每个层1002可以独立地包含多孔材料1004，其总体积小于所述层的总体积的约30％、小于约40％或小于约50％。在一些实施方式中，每个层1002的多孔材料1004的总体积可以小于所述层的总体积的约30％。在一些实施方式中，每个层1002的多孔材料1004的总体积可以小于所述层的总体积的约40％。在一些实施方式中，每个层1002的多孔材料1004的总体积可以小于所述层的总体积的约50％。

在一些实施方式中，每一层1002的多孔材料1004可包含一个或多个孔1006。每个孔1006可独立地具有如图5A-5H所示的横截面形状，例如矩形（图5A）、三角形（图5B）、平行四边形（图5C）、梯形（图5D）、六边形（图5E）、八边形（图5F）、圆形（图5G）、正方形（图5H）或不规则形状（未示出）。

在一些实施方式中，每个层1002的多孔材料1004可以独立地由织造或非织造材料组成。在一些实施方式中，层1002中的至少一层的多孔材料1004可以由织造材料组成。在一些实施方式中，层1002中的每一层的多孔材料1004都可以由织造材料组成。在一些实施方式中，层1002中的至少一层的多孔材料1004可以由非织造材料组成。在一些实施方式中，层1002中的每一层的多孔材料1004都可以由非织造材料组成。

在一些实施方式中，本文所公开的非织造材料可以通过包括但不限于纺粘、熔喷、针刺、气流成网、水刺、及其组合的方法来制备。

在一些实施方式中，多层结构1000的层1002每一个都可以独立地是例如图4中所述的多孔片材400。

尽管在图10中未示出，但多个纳米纤维可以被设置在层1002中的至少一层的多孔材料1004的至少一部分之内。例如，在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1002中的至少一层的孔1006的至少一个之内。在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1002中的至少一层的孔1006中的每一个之内。在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1002中的每一层的孔1006中的至少一个之内。在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1002中的每一层的孔1006中的每一个之内。

在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，纳米纤维的总体积可以小于所述层1002的总体积的约20％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，纳米纤维的总体积可小于所述层1002的总体积的约20％、小于约18％、小于约16％、小于约14％、小于约12％、小于约12％、小于约10％、小于约8％、小于约6％、小于约4％、或小于约2％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，纳米纤维的总体积可以小于所述层1002的总体积的约20％、小于约10％、或小于约5％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，纳米纤维的总体积可以小于所述层1002总体积的约20％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，纳米纤维的总体积可以小于所述层1002的总体积的约10％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，纳米纤维的总体积可以小于所述层1002的总体积的约5％。

在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，在所述层1002中的纳米纤维的固相体积分数（SVF）可以小于约20％、小于约10％、或小于约5％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，所述层1002中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约20％、小于约18％、小于约16％、小于约14％、小于约12％、小于约10％、或小于约8％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，在所述层1002中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约20％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，在所述层1002中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约10％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，在所述层1002中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约5％。

在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每个层1002，纳米纤维可以根据本文所述的任何布置被分布在相应的孔1006中。

在一些实施方式中，层1002中的至少一个可以不包括纳米纤维。

现在参考图11，示出了根据又一示例性实施方式的多层结构1100的横截面视图。多层结构1100或其组件/特征可以与本文所述的其他装置/特征/组件（例如参考其他实施方式和附图所述的那些）组合或替代地实施。多层结构1100可以另外地用于制造和/或使用本文所述的这种装置/组件/特征的任何方法中。多层结构1100还可以用于各种应用和/或排列中，其在本文所述的说明性实施方式中可被标记或可不被标记出。例如，在一些实施方式中，多层结构1100可包括比图11中所示的更多或更少的特征/组件。此外，多层结构1100不限于如图11具体示出组件/特征的尺寸、形状、数量等。

如图11所示，多层结构1100可以包含被相对于彼此水平设置的至少三个部分（或子区域）1102。每个部分1102可包含被相对于彼此垂直设置的四个多孔层1104。值得注意的是，多层结构1100不限于三个部分1102，而是可具有任何期望数量的部分，例如至少两个部分1102、至少三个部分1102、至少四个部分1102、至少五个部分1102、至少六个部分1102、至少七个部分1102等。另外，还应注意的是，每个部分1102不限于四个被垂直设置的多孔层1104；而是每个部分1102可独立地包含至少一个多孔层1104、至少两个多孔层1104、至少三个多孔层1106、至少四个多孔层1104、至少五个多孔层1104、至少六个多孔层1104、至少七个多孔层1104等。

在一些实施方式中，每一层1104可独立地包含多孔材料1106，其总体积小于所述层的总体积的约30％至约50％。在一些实施方式中，每个层1104可以独立地包含多孔材料1106，其总体积小于所述层1104的总体积的约30％、小于约32％、小于约34％、小于约36％、小于约38％、小于约40％、小于约42％、小于约44％、小于约46％、小于约48％、或小于约50％。在一些实施方式中，每一层1104可独立地包含多孔材料1106，其总体积小于所述层1104的总体积的约30％、小于约40％、或小于约50％。在一些实施方式中，每一层1104的多孔材料1106的总体积可以小于所述层1104的总体积的约30％。在一些实施方式中，每一层1104的多孔材料1106的总体积可以小于所述层1104的总体积的约40％。在一些实施方式中，每一层1104的多孔材料1106的总体积可以小于所述层1104的总体积的约50％。

在一些实施方式中，每一层1104的多孔材料1106可以包含一个或多个孔1108。孔1108中的每一个都可以独立地具有如图5A-5H所示的横截面形状，例如矩形（图5A）、三角形（图5B）、平行四边形（图5C）、梯形（图5D）、六边形（图5E）、八边形（图5F）、圆形（图5G）、正方形（图5H）或不规则形状（未示出）。

在一些实施方式中，每一层1104的多孔材料1106可以独立地由织造或非织造材料组成。在一些实施方式中，层1104中的至少一层的多孔材料1106可以由织造材料组成。在一些实施方式中，层1104中的每一层的多孔材料1106可以由织造材料组成。在一些实施方式中，层1104中的至少一层的多孔材料1106可以由非织造材料组成。在一些实施方式中，层1104中的每一层的多孔材料1106可以由非织造材料组成。

在一些实施方式中，层1104中的每一层都可以独立地是例如在图4中所述的多孔片材400。

尽管未在图11示出，但是多个纳米纤维可以被设置在层1104中的至少一层的多孔材料1106的至少一部分之内。例如，在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1104中的至少一层的孔1108中的至少一个之内。在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1104中的至少一层中的孔1108中的每一个之内。在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1104中的每一层的孔1108中的至少一个之内。在一些实施方式中，多个纳米纤维可以被设置在层1104中的每一层的孔1108中的每一个之内。

在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，纳米纤维的总体积可以小于所述层1104的总体积的约20％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，纳米纤维的总体积可以小于所述层1104的总体积的约20％、小于约18％、小于约16％、小于约14％、小于约12％、小于约12％、小于约10％、小于约8％、小于约6％，小于约4％或小于约2％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，纳米纤维的总体积可以小于所述层1104的总体积的约20％、小于约10％或小于约5％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，纳米纤维的总体积可以小于所述层1104的总体积的约20％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，纳米纤维的总体积可以小于所述层1104的总体积的约10％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，纳米纤维的总体积可以小于所述层1104的总体积的约5％。

在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，在所述层1104中的纳米纤维的固相体积分数（SVF）可以小于约20％、小于约10％、或小于约5％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，所述层1104中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约20％、小于约18％、小于约16％、小于约14％、小于约12％、小于约10％、或小于约8％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，所述层1104中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约20％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，在所述层1104中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约10％。在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，在所述层1104中的纳米纤维的固相体积分数可以小于约5％。

在一些实施方式中，对于包含纳米纤维的每一层1104，纳米纤维可以根据本文所述的布置被分布在对应的孔1108中。

在一些实施方式中，层1104中的至少一个可以不包含纳米纤维。

在一些实施方式中，相对于以下一个或多个特征，部分1102中的每一个都可以相同或不同：层1104的数量、孔1108的数量、孔1108的横截面形状、具有纳米纤维的孔1108的数量、纳米纤维在孔1108之内的布置/分布、多孔材料1106的组成、横截面形状和/或结构、以及每层1104纳米纤维的固相体积分数。

现在参考图12，示出了根据一个实施方式的用于形成纤维的示例性方法1200的流程图。方法1200可以结合本文所述的任何特征/组件来实施，例如参考其他实施方式和附图所示的那些。方法1200也可以用于各种应用和/或根据各种排列使用，这在本文所述的说明性实施方式/方面中可以被标记或可以不被标记出。例如，在一些实施方式中，方法1200可以包括比图12中所示的更多或更少的操作/步骤。

如图12所示，方法1200包含使多个纳米纤维与包含多个支撑元件的支撑结构接触，其中：纳米纤维的平均直径为约10至约900 nm；支撑元件的平均厚度小于、约等于或大于纳米纤维的厚度的平均厚度；多孔片材的平均厚度为支撑元件的平均厚度的约95％至约150％；纳米纤维的总体积小于约20％、小于约10％或小于约5％；和/或支撑结构的总体积为多孔片材的总体积的小于约50％、小于约40％或小于约30％。参见步骤1202。

在一些实施方式中，与纳米纤维接触的支撑结构具有网格状物的形状。

在一些实施方式中，在使纳米纤维与支撑结构接触之前，方法1200可以进一步包含通过静电纺丝、熔喷、气喷（例如，空气喷、氮气喷等）、强力纺丝或其组合形成纳米纤维。

在一些实施方式中，在使纳米纤维与支撑结构接触之后，方法1200可以进一步包含使所得的结构经受压实工艺，例如压延。图13A-13B示出了分别在这种压实工艺之前和之后与支撑结构1304接触的多个纳米纤维1302。值得注意的是，仅为了清楚起见，示出了支撑结构1304的单个孔1306。

在一些实施方式中，至少在压实工艺之后，纳米纤维1302的固相体积分数（SVF）可以小于约20％、小于约10％或小于约5％。纳米纤维1302的固相体积分数可以近似于纳米纤维1302的体积与支撑结构1304的有效体积的比。如图13所示，孔1306的有效面积可以等于：D * d。在一些实施方式中，纳米纤维1302的固相体积分数可小于约20％、小于约18％、小于约16％、小于约14％、小于约12％、小于约10％、或少于8％。在一些实施方式中，纳米纤维1302的固相体积分数可小于约20％。在一些实施方式中，纳米纤维1302的固相体积分数可小于约10％。在一些实施方式中，纳米纤维1302的固体体积分数可小于约5％。

在一些实施方式中，本文所述的多孔片材、多层结构等可以用于多种应用中。在一个示例性实施方式中，本文所述的多孔片材、多层结构等可以用作过滤器（例如，空气过滤器）、与其结合、或作为其一部分/组件。在一些实施方式中，本文所述的多孔片材、多层结构等可用作例如美国专利2016/0166959中所述的空气过滤器，其通过引用方式整体并入本文。

* * *

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。

在整个本说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”及其变体（例如“含有”和“包含”）应以开放的、包容性的意义来解释，即为“包括但不仅限于”。另外，单数形式的“一”、“一个”和“该/所述”包括复数对象，除非上下文另外明确指出。

在整个说明书中对数值范围的引用旨在用作速记符号，单独地指代落入包括限定范围的值在内的范围内的每个单独的值，并且每个单独的值都被并入说明书中，如同其在本文中单独叙述一样。

在本文中对“约”值或参数的提及包括（并描述）针对该值或参数本身的实施例。在一些实施例中，术语“约”包括指示的量±10％。

在整个说明书中，对“一个实施方式”或“实施方式”的引用意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”不一定全部指的是同一实施方式，而是在某些情况下。此外，在一个或多个实施方式中，可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。

此外，在根据马库什群组描述本发明的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，由此也根据马库什群组的任何单个成员或成员的子群组描述了本发明。

本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都明确地通过引用全文并入本文，其程度如同各自通过引用并入本文。在发生冲突的情况下，以本说明书（包括定义）为准。

本文描述和要求保护的发明的范围不受本文公开的具体实施例的限制，因为这些实施例旨在作为本发明几个方面的说明。实际上，除了本文中示出和描述的那些之外，根据前面的描述，本发明的各种修改对于本领域技术人员将变得显而易见。这样的修改包括用已知的等同物替代本发明的任何方面，从而以基本上相同的方式获得相同的结果。这样的修改也旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种多孔片材，其包含：与包含多个相对且平行的支撑元件的支撑结构接触的包含多个纳米纤维的纳米纤维网状物，其中：

所述纳米纤维的平均直径为10-900 nm；

所述支撑元件的厚度为50-500 µm；

所述多孔片材的平均厚度为100-1000 µm；

相邻平行的支撑元件之间的平均距离小于所述支撑元件的厚度；

所述多孔片材的平均厚度为所述支撑元件的平均厚度的75％-150％；

所述纳米纤维的总体积小于所述多孔片材的总体积的20％；以及

所述支撑结构的总体积小于所述多孔片材的总体积的50％。

2.根据权利要求1所述的多孔片材，其中所述多孔片材的总体积的至少30％是空的。

3.根据权利要求1所述的多孔片材，其中所述支撑结构具有网格状物的形状。

4.根据权利要求1所述的多孔片材，其中所述支撑结构具有选自以下形状的孔：圆形、三角形、平行四边形、梯形、六边形、八边形和不规则形状。

5.根据权利要求1所述的多孔片材，其中所述纳米纤维包含选自以下的聚合物：尼龙、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚（环氧乙烷）、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚砜、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚苯并恶唑、聚芳酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯和其组合。

6.根据权利要求1所述的多孔片材，其中所述纳米纤维网状物的固相体积分数小于5％。

7.一种用于形成如权利要求1所述的多孔片材的方法，所述方法包含：

使包含多个纳米纤维的纳米纤维网状物与包含多个支撑元件的支撑结构接触。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述纳米纤维网状物通过静电纺丝、熔喷、气喷、或强力纺丝形成。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述支撑元件由金属材料、塑料材料、陶瓷材料、纤维材料、或其组合组成。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述支撑结构具有网格状物的形状。

11.一种多层的多孔结构，其包含：

被相对于彼此垂直设置的多个如权利要求1所述的多孔片材。

12.根据权利要求11所述的多层的多孔结构，其中多孔片材中的每一个包含孔，每个孔都独立地具有选自以下的形状：圆形、三角形、平行四边形、梯形、六边形、八边形和不规则形状。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的多层的多孔结构，其包含被相对于彼此水平设置的多个区域。

14.根据权利要求11至12中任一项所述的多层的多孔结构，其中每一层的所述支撑结构独立地由织造或非织造材料组成。