CN111417749B - 双组分或多组分纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于形成双组分或多组分纳米纤维的系统、装置和方法。

Description

双组分或多组分纤维及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C. §119(e)要求2017年12月7日提交的美国临时申请系列号62/596,057的利益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及双组分或多组分纤维及其制造方法。

背景技术

纤维介质（例如包含聚合物纤维的纤维介质）被用于多种不同的应用中，例如医用服装和防护服、绝缘、过滤器、天花板、电池隔离介质、组织工程支架等。但是，在本领域中需要可定制且独特设置的双组分或多组分纤维，以提供特定的结构上的和/或功能上的益处。

发明内容

本公开提供了独特的双组分或多组分纤维，以及用于制造该纤维的可定制的系统、装置和方法。

因此，在一个实施方案中，本文提供了用静电纺丝（electrospinning）装置制备双组分或多组分纳米纤维的第一方法，该静电纺丝装置包含含有第一通道和在该第一通道内的第二通道的喷丝头。在一些实施方案中，该方法包含：将第一聚合物的溶液供应至第一通道、将第二聚合物的溶液供应至第二通道、以及通过相应的通道将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，其包含具有第一层和在该第一层内的第二层的纤维，其中第一层包含第一聚合物且第二层包含第二聚合物。

在第一方法的一些实施方案中，本文公开的第一和第二聚合物具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2 D（德拜（Debye））的偶极矩，且第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩。

在第一方法的一些实施方案中，喷丝头的第一通道和第二通道是同轴的。

在第一方法的一些实施方案中，所述方法进一步包含将第三聚合物的溶液供应至喷丝头的第三通道，其中第三通道在第二通道的内部，由此制得的纤维包含第一层、在第一层内的第二层和在第二层内的第三层。第一、第二和第三层可以分别包含第一、第二和第三聚合物。在一些实施方案中，第三聚合物具有的偶极矩大于第二聚合物具有的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物具有的偶极矩大于第二聚合物并且小于第一聚合物具有的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物具有的偶极矩大于第二聚合物具有的偶极矩，并且约等于或大于第一聚合物具有的偶极矩。在一些实施方案中，第一和第三聚合物是相同的聚合物。在一些实施方案中，第一和第三聚合物是不同的聚合物。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2 D的偶极矩。在一些实施方案中，第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物具有约等于或大于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2 D的偶极矩，第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩，第三聚合物具有等于或大于约1 D的偶极矩。

在第一方法的一些实施方案中，喷丝头包含在第一通道内的多个不重叠的第二通道，因此，所制备的纤维包含第一层和在第一层内的多个不重叠的第二层。在这样的实施方案中，该多个第二层中的至少一层具有小于约1 D的偶极矩。

在第一方法的一些实施方案中，喷丝头包含在第一通道内的多个不重叠的第二通道，以及在该多个第二通道的每一个内的第三通道。

在一个实施方案中，本文还提供了一种纳米纤维，其包含含有第一聚合物的第一层和在该第一层内且含有第二聚合物的第二层，其中第一层和第二层具有不同的偶极矩。

在一些实施方案中，纳米纤维的第一层具有大于约2 D的偶极矩，且第二层具有小于约1 D的偶极矩。

在一些实施方案中，纳米纤维进一步包含在第二层内的第三层，其中第二层和第三层具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维的第一层具有大于约2 D的偶极矩，且第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维的第一层具有大于约2 D的偶极矩，第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩，且第三层具有约等于或大于约1 D的偶极矩。

在一些实施方案中，纳米纤维包含多个第二层。在这样的实施方案中，纳米纤维的第二层中的至少一层具有小于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，纳米纤维进一步包含在该多个第二层的每层内的第三层，并且其中每个第三层具有与相应的第二层不同的偶极矩。

在一个实施方案中，本文还提供了制备双组分或多组分纳米纤维的第二方法，其中该方法包含：在合适的条件下将第一聚合物溶液与第二聚合物溶液混合以制备混合物、

在允许第一聚合物溶液和第二聚合物溶液保持或分离成不同相的条件下将混合物静电纺丝至基质表面上，从而制备一种纤维结构，其包含的纤维具有位于不同部分中的第一聚合物和第二聚合物。

在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2 D的偶极矩，第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩。

在第二方法的一些实施方案中，混合物包含约相等体积的第一聚合物溶液和第二聚合物溶液。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约100∶1至约1∶100。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：100至约1：1、约1：75至约1：1、约1：50至约1：1、约1：25至约1：1、约1：10至约1：1、约1：5至约1：1或约1：1。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约100：1至约1：1、约75：1至约1：1、约50：1至约1：1、约25：1至约1：1、约10：1至约1：1、约5：1至约1：1或约1：1。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：1。

在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物溶液的至少一部分与第二聚合物溶液相分离（phase separate）。在第二方法的一些实施方案中，混合物的至少一部分是不均匀的，并且在静电纺丝过程中，第一聚合物溶液的至少一部分与第二聚合物溶液相分离。

在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物溶液基本上均匀地分散在第二聚合物溶液中。

在第二方法的一些实施方案中，第一聚合物溶液包含第一治疗分子。在一些实施方案中，第二聚合物溶液包含第二治疗分子。在一些实施方案中，在人类患者体内，第一治疗分子需要比第二治疗分子更短的释放时间。在一些实施方案中，在人类患者体内，第二治疗分子需要比第一治疗分子更短的释放时间。

在一个实施方案中，本文还提供了使用包含多个喷丝头的静电纺丝装置制备纤维结构的第三方法，其中该方法包含：将第一聚合物的溶液供应至至少一个喷丝头、将第二聚合物的溶液供应至至少另一个喷丝头、以及通过相应的喷丝头将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，其包含具有不同聚合物的纤维。

在第三方法的一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2 D的偶极矩，且第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩。

在第三方法的一些实施方案中，静电纺丝装置包含至少一排喷丝头，其中该排中的至少一个喷丝头被连接至第一溶液，并且该排中的至少另一个喷丝头被连接至第二溶液。在一些实施方案中，静电纺丝装置包含多排喷丝头，其中至少一排中的所有喷丝头被连接至第一溶液，且至少另一排中的所有喷丝头被连接至第二溶液。

在一个实施方案中，本文还提供了制备双组分或多组分纳米纤维的第四方法，其中该方法包含：将颗粒浸入第一聚合物溶液和第二聚合物溶液的混合物中、在允许颗粒被混合物覆盖的条件下将颗粒从混合物中提出、以及在颗粒和收集器之间施加电场以迫使从颗粒上的混合物形成纳米纤维并被收集至收集器上，其中该纳米纤维包含第一聚合物和第二聚合物。

在第四方法的一些实施方案中，第一溶液的至少一部分与第二溶液相分离。在一些实施方案中，第一聚合物溶液的至少一部分基本上位于混合物的表面。

在第四方法的一些实施方案中，颗粒具有粗糙外部表面。在一些实施方案中，颗粒具有光滑外部表面。在一些实施方案中，颗粒通过线（thread）被连接至一个或多个颗粒。

在以上公开的第一、第二、第三和第四方法的一些实施方案中，所述方法可以进一步包含通过静电纺丝、电喷雾（electrospraying）、喷雾法（spraying process）、轧制法（rolling process）等添加一种或多种添加剂。

在一个实施方案中，本文还提供了制备双组分或多功能纳米纤维网的第五方法，其中该方法包含：通过静电纺丝系统在基质上形成纳米纤维网的第一层、并且通过第二静电纺丝系统、喷雾系统或轧制系统在第一层上添加功能层。

在第五方法的一些实施方案中，第一层包含至少两种具有不同偶极矩的聚合物。在一些实施方案中，一种聚合物具有大于约2 D的偶极矩，并且另一种聚合物具有小于约1D的偶极矩。

在第五方法的一些实施方案中，所得的多组分纳米纤维网被配置为用于光发射、热绝缘、耐热、杀菌、阻燃、降解、自清洁、防腐蚀或其组合。

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案，其中：

图1是根据一个实施方案的包含同轴（皮芯（sheath-core））结构的双组分纳米纤维的截面图。

图2是根据一个实施方案的包含“海岛型（islands-in-sea）”结构的双组分纳米纤维的截面图。

图3A是根据一个实施方案的完全覆盖的双组分纳米纤维的侧视图。图3B-3C是在其两个不同截面处截取的图3A的完全覆盖的双组分纳米纤维的两个截面图。

图4A是根据一个实施方案的部分覆盖的双组分纳米纤维的侧视图。图4B-4D是在其三个不同截面处截取的图4A的部分覆盖的双组分纳米纤维的三个截面图。

图5是根据一个实施方案的分散的双组分纳米纤维的侧视图。

图6A是根据一个实施方案的聚集的双组分纳米纤维的侧视图。 图6B-6D是在其三个不同截面处截取的图6A的聚集的双组分纳米纤维的三个截面图。

图7是根据一个实施方案的包含同轴（皮芯）结构的多组分纳米纤维的截面图。

图8是根据一个实施方案的包含第一类型的“海岛型”结构的多组分纳米纤维的截面图。

图9是根据一个实施方案的包含第二类型的“海岛型”结构的多组分纳米纤维的截面图。

图10A是根据一个实施方案的完全覆盖的多组分纳米纤维的侧视图。图10B-10C是在其两个不同截面处截取的图10A的完全覆盖的多组分纳米纤维的两个截面图。

图11A是根据一个实施方案的部分覆盖的多组分纳米纤维的侧视图。图11B-11E是在其四个不同截面处截取的图11A的部分覆盖的多组分纳米纤维的四个截面图。

图12是根据一个实施方案的分散的多组分侧视图。

图13A是根据一个实施方案的聚集的多组分纳米纤维的侧视图。图13B-13E是在其四个不同截面处截取的图13A的聚集的多组分纳米纤维的四个截面图。

图14A-14K示出了根据各种实施方案的配置为用于形成双组分或多组分纳米纤维的系统的各种视图。例如，图14A-14B分别是一个实施方案的截面图和俯视图，其中该系统包含被配置以形成同轴（皮芯）双组分纳米纤维纤维的至少一个喷丝头。图14C-14D分别是另一实施方案的截面图和俯视图，其中该系统包含被配置以形成海岛型双组分纳米纤维的至少一个喷丝头。图14E-14F分别是一个实施方案的截面图和俯视图，其中该系统包含被配置以形成同轴（“皮（sheath）”）多组分纳米纤维的至少一个喷丝头。图14G-14H是实施方案的截面图和俯视图，其中该系统包含被配置以形成第一类型的海岛型多组分纳米纤维的至少一个喷丝头。图14I-14J是实施方案的截面图和俯视图，其中该系统包含被配置以形成第二类型的海岛型多组分纳米纤维的至少一个喷丝头。图14K是一个实施方案的截面图，其中该系统包含被配置以形成完全覆盖的、部分覆盖的、分散的、或聚集的双组分或多组分纳米纤维的至少一个喷丝头。

图15A-15C是根据各种实施方案的自上而下的静电纺丝过程（图15A）、自下而上的静电纺丝过程（图15B）和垂直的静电纺丝过程（图15C）的简化示意图。

图16A-16C是根据各自实施方案的用于形成双组分或多组分纳米纤维的系统的截面侧视图，其中系统包含单个喷丝头（图16A）、多个喷丝头（图16B）、以及被配置以挤出不同的材料或材料的不同组合的至少两套/组喷丝头（图16C）。

图17A-17B是包含具有粗糙表面（图17A）或光滑表面（图17B）的溶液浸渍组件的无针系统的截面侧视图。图17C-17D进一步示出了包含连接多个特征（features）的线的无针挤出元件的截面侧视图，每个特征具有粗糙外部表面（图17C）或光滑外部表面（图17D）。

图18是根据一个实施方案的用于生产多功能纳米纤维网的系统的简化示意图。

图19是根据一个实施方案的一种制备双组分或多组分纳米纤维的方法的流程图。

图20是根据另一个实施方案的一种制备双组分或多组分纳米纤维的方法的流程图。

图21是根据一个实施方案的一种用包含多个喷丝头的静电纺丝装置制备纤维结构的方法的流程图。

图22是根据又一个实施方案的一种制备双组分或多组分纳米纤维的方法的流程图。

图23是根据一个实施方案的一种制备多功能网的方法的流程图。

具体实施方式

本文描述了用于生产双组分或多组分纤维的系统、装置和方法。

1.纳米纤维

在一些实施方案中，本文提供了一种纳米纤维，其包含至少两种彼此具有不同的组成和/或不同的特性/性质的聚合物。例如，在一些实施方案中，该至少两种聚合物可以具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，该至少两种聚合物的偶极矩之间的差可以是至少约1.0 D。在一些实施方案中，该至少两种聚合物的偶极矩之间的差可以是至少约1.0 D、至少约1.5 D、至少约2.0 D、至少约2.5 D、至少约3.0 D、至少约3.5 D、至少约4.0 D、至少约4.5D、至少约5.0 D、至少约5.5 D、至少约6.0 D、至少约6.5 D、至少约7.0 D、至少约7.5 D、至少约8.0 D、至少约8.5 D、至少约9.0 D、至少约9.5 D、或至少约10.0 D。在一些实施方案中，该至少聚合物的偶极矩之间的差可以在约1.0 D至约10.0 D的范围内。

在一些实施方案中，至少第一聚合物可以具有约等于或大于约2.0 D的偶极矩。在一些实施方案中，该第一聚合物可以具有的偶极矩等于或大于约2.0 D、约2.2 D、约2.4 D、约2.6 D、约2.8 D、约3.0 D、约3.2 D、约3.4 D、约3.6 D、约3.8 D、约4.0 D、约4.2 D、约4.4D、约4.6 D、约4.8 D、约5.0 D、约5.2 D、约5.4 D、约5.6 D、约5.8 D、约6.0 D、约6.2 D、约6.4 D、约6.6 D、约6.8 D、约7.0 D、约7.2 D、约7.4 D、约7.6 D、约7.8 D、约8.0 D、约8.2D、约8.4 D、约8.6 D、约8.8 D、约9.0 D、约9.2 D、约9.4 D、约9.6 D、约9.8 D或约10.0 D。在一些实施方案中，该第一聚合物可以具有约2.0 D至约10.0 D范围内的偶极矩。

用于第一聚合物的示例性材料可以包括但不限于聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮及其组合。在一些实施方案中，第一聚合物可以包含具有约6.1 D偶极矩的聚酰亚胺。在一些实施方案中，第一聚合物可以包含具有约2.3 D偶极矩的聚乙烯吡咯烷酮。在一些实施方案中，第一聚合物可以包含具有约2.0 D偶极矩的聚偏二氟乙烯。在一些实施方案中，第一聚合物可以包含具有约2.0 D偶极矩的聚丙烯腈。在一些实施方案中，第一聚合物可以包含聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮的任何组合（例如，至少两种、至少三种或每一种）。

在一些实施方案中，至少第二聚合物可以具有等于或小于约1.0 D的偶极矩。在一些实施方案中，第二聚合物可以具有的偶极矩等于或小于约1.0 D、约0.9 D、约0.8 D、约0.7 D、约0.6 D、约0.5 D、约0.4 D、约0.3 D、约0.2 D、约0.1 D、约0.5 D或约0.0 D。在一些实施方案中，第二聚合物可以具有约1.0 D至0.0 D范围内的偶极矩。

用于第二聚合物的示例性材料可以包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯或其组合。在一些实施方案中，第二聚合物可以包含具有约0.7 D偶极矩的聚苯乙烯。在一些实施方案中，第二聚合物可以包含具有约0.6 D偶极矩的聚丙烯。在一些实施方案中，第二聚合物可以包含具有约0.0 D偶极矩的聚乙烯。在一些实施方案中，第二聚合物可以包含具有约0.0 D偶极矩的聚四氟乙烯。在一些实施方案中，第二聚合物可以包含聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚四氟乙烯的任何组合（例如，至少两种、至少三种或每一种）。

在一些实施方案中，纳米纤维可以包含至少一种具有高偶极矩的第一聚合物，以及至少一种具有低偶极矩的第二聚合物。举例来说，第一聚合物可以具有等于或大于约2.0D的偶极矩，并且第二聚合物可以具有小于约1.0 D的偶极矩。具有高偶极矩的第一聚合物和具有低偶极矩的第二聚合物的组合可以产生具有独特结构特性、性质和/或功能性的纳米纤维。例如，具有高偶极矩的第一聚合物可以是亲水的、可以具有高的表面能、和/或能够保留颗粒物质。具有低偶极矩的第二聚合物可以是亲水的、可以具有低的表面能、和/或能够抓取颗粒物质。因此，在纳米纤维至少包含分别具有高或低偶极矩的第一和第二聚合物的实施方案中，该纳米纤维可以表现出优异的机械性能、受控的疏水性和/或亲水性、受控的表面能和/或受控的保留和/或抓取颗粒物质的能力。在一些实施方案中，该纳米纤维中聚合物的组成和/或排列可以被调整/选择，从而产生所需的特性或功能，例如关于疏水性或亲水性的程度、表面能、保留和/或抓取颗粒物质的能力和/或纳米纤维的结构完整性。此外，这样的至少包含分别具有高或低偶极矩的第一和第二聚合物的纳米纤维可以独特地适合于各种应用，包括但不限于以下应用：印刷行业、空气过滤、油分离、催化系统等。

在一些实施方案中，该纳米纤维可以是双组分纳米纤维，其包含彼此具有不同偶极矩的两种聚合物。在一些实施方案中，纳米纤维可以是包含三种或更多种聚合物的多组分纳米纤维，其中至少两种聚合物具有彼此不同的偶极矩。如下面更详细讨论的，在一些实施方案中，该双组分或多组分纳米纤维可以具有同轴（皮芯）结构、“海岛型”结构、聚集的结构、分散的结构、部分覆盖的结构或完全覆盖的结构。

值得注意的是，在一些实施方案中，该纳米纤维可以包含不同性质的至少两种聚合物，该不同性质不是或不止是偶极矩方面。例如，在一些实施方案中，该至少两种聚合物在聚合物的粘性程度方面可以不同。例如，在一些实施方案中，第一聚合物可以包含粘性材料，且第二聚合物可以包含非粘性材料或粘性比第一聚合物低的材料。

示例性的粘性材料可以包括但不限于压敏粘性聚合物、光敏粘性聚合物、热熔粘性聚合物或其组合。粘性材料的其他实施例包括但不限于乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚烯烃（PO）、聚酰胺（PA）、聚酯、聚氨酯（PU）、丙烯酸的生物基丙烯酸酯（acrylic, bio-basedacrylate）、丁基橡胶、腈类、硅橡胶、丁苯橡胶、天然胶乳及其组合。

示例性的非粘性聚合物材料可以包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二酯、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、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、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、聚芳族聚酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯或其组合。

a.双组分纤维

图1-6D示出了根据各种实施方案的包含以不同的相对配置设置的第一层102和第二层104的双组分纳米纤维的各种视图。图1-6D中的纳米纤维或其特征可以与本文所述的其他纳米纤维或其特征（例如参照其他实施方案和附图描述的那些）组合或作为替代实施。图1-6D的纳米纤维可以另外地被用于本文所述的用于制造和/或使用纳米纤维的任何方法中。图1-6D的纳米纤维也可以被用于各种应用和/或排列中，其在本文描述的说明性实施方案中可能被提及或不被提及。例如，在一些实施方案中，图1-6的纳米纤维可以包括比图1-6D所示的更多或更少的特征/组件。此外，图1-6D的纳米纤维也不限于图1-6D中具体示出的尺寸、形状、组件/特征的数量等。此外，由于图1-6D的纳米纤维可以是彼此的变体，所以相似的特征或组件被分配相同的附图标记。

在一些实施方案中，双组分纳米纤维的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，且双组分纳米纤维的第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物。在一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物可以具有不同的偶极矩。例如，如本文所公开的，在一些实施方案中，第一层102可以包含具有高偶极矩（例如，等于或大于约2.0 D）的第一聚合物，且第二层104可以包含具有低偶极矩的第二聚合物（例如，小于约1.0 D）。

在一些实施方案中，第一和第二聚合物在聚合物的粘性程度方面可以不同。例如，在一些实施方案中，第一聚合物可以包含粘性材料，且第二聚合物可以包含非粘性材料或粘性比第一聚合物低的材料。

示例性的粘性材料可以包括但不限于压敏粘性聚合物、光敏粘性聚合物、热熔粘性聚合物或其组合。粘性材料的其他实施例包括但不限于乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚烯烃（PO）、聚酰胺（PA）、聚酯、聚氨酯（PU）、丙烯酸的生物基丙烯酸酯、丁基橡胶、腈类、硅橡胶、丁苯橡胶、天然胶乳及其组合。

示例性的非粘性聚合物材料可以包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二酯、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、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、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、聚芳族聚酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯或其组合。

值得注意的是，本文所公开的第一聚合物和第二聚合物不必分别限于第一层102和第二层104。例如，在一些实施方案中，第一层102可以包含第二聚合物，且第二层104可以包含第一聚合物。

现在参考图1，其示出了根据一个实施方案的包含同轴（皮芯）结构的双组分纳米纤维100的截面图，其中该截面垂直于双组分纳米纤维100的纵轴截取。如图1所示，同轴双组分纳米纤维100包含第一层102和设置在第一层102内/内部的第二层104。换句话说，同轴双组分纳米纤维100包含基本上围绕/环绕第二层104的第一层102。

在一些实施方案中，同轴双组分纳米纤维100的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，并且第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物。然而，在一些实施方案中，同轴双组分纳米纤维100的第一层102可以包含第二聚合物，且第二层104可以包含第一聚合物。

现在参考图2，其示出了根据一个实施方案的包含“海岛型”结构的双组分纳米纤维200的截面图，其中该截面垂直于纳米纤维200的纵轴截取。在一些实施方案中，海岛型双组分纳米纤维200包含第一层102，以及包含第二层104并且被设置在第一层102的“海（sea）”内/内部的两个或更多个“岛（island）”。在图2的示例性实施方案中，海岛型双组分纳米纤维200可以包含基本上围绕/环绕包含第二层104的四个分离的岛的第一层102。然而，在一些实施方案中，包含第二层104的“岛”的数量可以是等于或大于2的任何整数（例如3、4、5、6、7、8等）。

在一些实施方案中，海岛型双组分纳米纤维200的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，并且第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物。然而，在替代实施方案中，海岛型双组分纳米纤维200的第一层102可以包含第二聚合物，且第二层104可以包含第一聚合物。

现在参考图3A，其示出了根据一个实施方案的完全覆盖的双组分纳米纤维300的侧视图。如图3A所示，完全覆盖的双组分纳米纤维300包含基本上覆盖第二层104的第一层102。完全覆盖的双组分纳米纤维300与图1所示的同轴双组分纳米纤维100相似，不同之处在于，完全覆盖的双组分纳米纤维300不具有基本均匀的截面。例如，虽然第二层104沿着完全覆盖的双组分纳米纤维300的长度设置在第一层102内，但是，围绕/环绕第二层104的第一层102的形状和数量在所述纳米纤维300的一个或多个截面上可以不同。

举例来说，图3B-3C提供了在其两个不同截面处截取的完全覆盖的双组分纳米纤维300的两个截面图。如在图3B-3C中显而易见的，第一层102和第二层104的组合的截面形状在纳米纤维300的这两个不同截面图中是不同的。在一些实施方案中，第一和第二层102、104的组合的截面形状可以在纳米纤维300的每个截面都各不相同。

在一些实施方案中，完全覆盖的双组分纳米纤维300的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，且第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物。然而，在替代实施方案中，完全覆盖的双组分纳米纤维300的第一层102可以包含第二聚合物，且第二层104可以包含第一聚合物。

如之前所讨论的，在一些实施方案中，第一聚合物可以具有高偶极矩，且第二聚合物可以具有低偶极矩。举例来说，第一聚合物可以具有等于或大于约2.0 D的偶极矩，且第二聚合物可以具有小于约1.0 D的偶极矩。这样，第一高偶极矩聚合物可以具有高表面能和/或能够保留颗粒物质。第二低偶极矩聚合物可以具有低表面能和/或能够抓取颗粒物质。因此，对于双组分纳米纤维100（同轴的）、200（海岛型）、300（完全覆盖的），其中第一高偶极矩聚合物存在于第一层102（外层）中，且第二低偶极矩聚合物存在于第二层104中（内层）中，所得的纳米纤维可以同时抓取和保留颗粒物质，这对于过滤应用可能特别有用。

现在参考图4A，其示出了根据一个实施方案的部分覆盖的双组分纳米纤维400的侧视图。如图4A所示，部分覆盖的双组分纳米纤维400包含在第二层104的一个或多个部分上作为覆盖层的第一层102。与图3A-3C的完全覆盖的双组分纳米纤维300相比，部分覆盖的双组分纳米纤维400的第一层102没有覆盖（例如包围/环绕）第二层104的所有部分。

然而，类似于图3A-3C的完全覆盖的双组分纳米纤维300，部分覆盖的双组分纳米纤维400不具有均匀的截面。例如，部分覆盖的双组分纳米纤维400的一个或多个截面关于围绕/环绕最里面的第二层104的第一层102的形状和数量可以不同，例如，如图4B-4C中提供的两个截面图中所示。还如图4D所示，部分覆盖的双组分纳米纤维400可以有一个或多个仅包括第二层104而其上没有第一层102覆盖的区域。

在一些实施方案中，部分覆盖的双组分纳米纤维400的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，并且第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物。然而，在替代实施方案中，部分覆盖的双组分纳米纤维400的第一层102可以包含第二聚合物，且第二层104可以包含第一聚合物。

现在参考图5，其示出了根据一个实施方案的分散的双组分纳米纤维500的侧视图。如图5所示，分散的双组分纳米纤维500包含分散的第一层102和第二层104。在一些实施方案中，分散的双组分纳米纤维500可以包含均匀分散的第一层102和第二层104。

在图5的实施方案中，第一层102可以分散在第二层102内/遍及第二层102。在这样的实施方案中，第二层104与第一层102的比例为约100：1至约1：1。在一些实施方案中，第二层104与第一层102的比例为约100：1至约1：1、约75：1至约1：1、约50：1至约1：1、约25：1至约1：1、约10：1至约1：1、约5：1至约1：1或约1：1。在一些实施方案中，第二层104与第一层102的比例为约20：1至约5：1。

在一些实施方案中，分散的双组分纳米纤维500的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，且第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物。然而，在替代实施方案中，分散的双组分纳米纤维500的第一层102可以包含第二聚合物，且第二层104可以包含第一聚合物。

现在参考图6A，其示出了根据一个实施方案的聚集的双组分纳米纤维600的侧视图。如图6A所示，聚集的双组分纳米纤维600包含分散在第二层104的一个或多个部分内的第一层102。与图5的分散的双组分纳米纤维500相比，聚集的双组分纳米纤维600的第一层102仅分散在第二层104的特定部分内，且不实质遍及整个第二层104。

聚集的双组分纳米纤维600可以不具有均匀的截面。例如，聚集的双组分纳米纤维600的一个或多个截面关于分散在第二层104内的第一层102的形状和数量可以不同，例如，如图6B-6C中提供的两个截面图中所示。还如图6D所示，聚集的双组分纳米纤维600可以有一个或多个仅包括第二层104而无第一层102分散在其中的区域。

在替代实施方案中，聚集的双组分纳米纤维600的第二层104可以分散在第一层102的一个或多个部分内，但不遍及整个第一层102。

在一些实施方案中，聚集的双组分纳米纤维600的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，并且第二层104可以包含第二聚合物。然而，在替代实施方案中，聚集的双组分纳米纤维600的第一层102可以包含第二聚合物，且第二层104可以包含第一聚合物。

如之前所讨论的，第一聚合物可以具有高偶极矩（例如，等于或大于约2.0 D）并且是亲水的，且第二聚合物可以具有低偶极矩（例如，小于约1.0 D）并且是疏水的。在这样的实施方案中，双组分纳米纤维400（部分覆盖的）、500（分散的）、600（聚集的）可以被用作用于精细化学的药物载体或其他载体，其中具有高偶极矩的第一亲水聚合物将在水相过程（aqueous process）中迅速释放药物或化学物质，而具有低偶极矩的第二疏水聚合物将在水相过程中缓慢释放药物或化学物质。因此，与至少两种药物或化学物质结合的所述双组分纳米纤维400、500、600可以在水相过程中相继释放该至少两种药物或化学物质。

在一些实施方案中，第一亲水聚合物和第二疏水聚合物可以与不同的药物（治疗分子）或化学物质结合。例如，在一个示例性的实施方案中，第一亲水聚合物可以与第一治疗分子结合，且第二疏水聚合物可以与第二治疗分子结合，其中，与第二治疗分子相比，第一治疗分子在人类患者体内可能需要更短的释放时间。在一些实施方案中，第一亲水聚合物和第二疏水聚合物可以与不同的药物或化学物质结合。例如，在一个示例性的实施方案中，第一亲水聚合物可以与第一治疗分子结合，且第二疏水聚合物可以与第二治疗分子结合，其中，与第一治疗分子相比，第二治疗分子在人类患者体内可能需要更短的释放时间。

b.多组分纳米纤维

图7-13E示出了根据各种实施方案的包含以不同的相对配置设置的至少第一层102、至少第二层104和至少第三层106的多组分纳米纤维的各种视图。图7-13E中的纳米纤维或其特征可以与本文所述的其他纳米纤维或其特征（例如参照其他实施方案和附图描述的那些）组合或作为替代实施。图7-13E的纳米纤维可以另外地被用于本文所述的用于制造和/或使用纳米纤维的任何方法中。图7-13E的纳米纤维也可以被用于各种应用和/或排列中，其在本文描述的说明性实施方案中可能被提及或不被提及。例如，在一些实施方案中，图7-13E的纳米纤维可以包括比图7-13E所示的更多或更少的特征/组件。此外，图7-13E的纳米纤维也不限于图7-13E中具体示出的尺寸、形状、组件/特征的数量等。此外，由于图7-13E的纳米纤维可以是彼此的变体，所以相似的特征或组件被分配相同的附图标记。

在一些实施方案中，多组分纳米纤维的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，且第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物。另外，多组分纳米纤维可以包含含有第三聚合物的第三层。

在一些实施方案中，第一、第二和第三聚合物中的至少两种可以具有彼此不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一、第二和第三聚合物每种都可具有彼此不同的偶极矩。

在一些实施方案中，第一聚合物的偶极矩可以大于至少第二聚合物的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物可以具有大于第二聚合物和第三聚合物的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物可以具有大于第二聚合物但小于第一聚合物的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物（μ ₁ ）、第二聚合物（μ ₂ ）和第三聚合物（μ ₃ ）的偶极矩（μ）之间的相对关系可以根据以下公式中的任何一个来表示：

µ ₁ ≥µ ₂ 和/或 µ ₃ ；

µ ₁ ≥µ ₂ ≥µ ₃ ；

µ ₁ ≥µ ₃ ≥µ ₂ ；

µ ₁ ≈ µ ₃ ≥µ ₂ ；

µ ₃ ≥µ ₁ ≥µ ₂ 。

在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，且第二聚合物可以具有低偶极矩。在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，且第二聚合物可以具有低偶极矩，其中第一和第三聚合物的高偶极矩彼此大约相等。在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，只要第一聚合物的偶极矩大于第三聚合物的偶极矩，且第二聚合物具有低偶极矩即可。在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，只要第三聚合物的偶极矩大于第一聚合物的偶极矩，且第二聚合物具有低偶极矩即可。

在一些实施方案中，第一聚合物可以具有大于约2.0 D的偶极矩。在一些实施方案中，第二聚合物可以具有小于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物可以具有等于或大于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物可以具有大于约2.0 D的偶极矩，第二聚合物可以具有小于约1 D的偶极矩，且第三聚合物可以具有等于或大于约1 D的偶极矩。

在一些实施方案中，第一、第二和第三聚合物在聚合物的粘性程度方面可以不同。例如，在一些实施方案中，第一聚合物可以包含粘性材料，且第二聚合物和/或第三聚合物可以各自独立地包含非粘性材料或粘性比第一聚合物低的材料。在一些实施方案中，第一聚合物和第三聚合物可以包含粘性材料（可以彼此相同或不同），且第二聚合物可以包含非粘性材料或粘性比第一和第三聚合物低的材料。在一些实施方案中，第一、第二和第三聚合物可以包含彼此不同的粘性聚合物或粘性聚合物组合物。

如之前所讨论的，示例性的粘性材料可以包括但不限于压敏粘性聚合物、光敏粘性聚合物、热熔粘性聚合物或其组合。粘性材料的其他实施例包括但不限于乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚烯烃（PO）、聚酰胺（PA）、聚酯、聚氨酯（PU）、丙烯酸的生物基丙烯酸酯、丁基橡胶、腈类、硅橡胶、丁苯橡胶、天然胶乳及其组合。

示例性的非粘性聚合物材料也可以包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二酯、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、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、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、聚芳族聚酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯或其组合。

现在参考图7，其示出了根据一个实施方案的包含同轴（皮芯）结构的多组分纳米纤维700的截面图，其中该截面垂直于多组分纳米纤维700的纵轴截取。如图7所示，同轴多组分纳米纤维700包含外部的第一层102、中间的第二层104和最内的第三层106。

在一些实施例中，该同轴多组分纳米纤维700的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物，且第三层106可以包含如本文所公开的第三聚合物。

现在参考图8，其示出了根据一个实施方案的包含第一类型的“海岛型”结构的多组分纳米纤维800的截面图，其中该截面垂直于纳米纤维800的纵轴截取。在一些实施方案中，海岛型多组分纳米纤维800包含基本上围绕/环绕两个或更多个“岛”的第一层102，其中至少一个岛包含第二层104且至少另一个岛包含第三层106。在图8的示例性实施方案中，海岛型多组分纳米纤维800可以包含基本上围绕/环绕四个分离的岛的第一层102，其中两个岛包含第二层104、两个岛包含第三层106。然而，在一些实施方案中，包含第二和第三层104、106的“岛”的数量可以独立地是等于或大于2的任何整数（例如3、4、5、6、7、8等）。此外，在一些实施方案中，海岛型多组分纳米纤维800可以包含一个或多个另外的岛，每个岛独立地包含另外的聚合物材料（例如，不同于本文所公开的第一、第二和第三聚合物的聚合物材料）。

在一些实施方案中，海岛型多组分纳米纤维800的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物，且第三层106可以包含如本文所公开的第三种聚合物。

现在参考图9，其示出了根据另一个实施方案的包含第二类型的“海岛型”结构的多组分纳米纤维900的截面图，其中该截面垂直于纳米纤维900的纵轴截取。在一些实施方案中，海岛型多组分纳米纤维900包含基本围绕/环绕至少两个“岛”的第一层102，其中每个岛包含基本围绕/环绕第三层106的第二层104。在图9的示例性实施方案中，海岛型多组分纳米纤维900可以包含基本上围绕/环绕包含第二和第三层104、106的四个分离的岛的第一层102。然而，在一些实施方案中，包含第二和第三层104、106的“岛”的数量可以是等于或大于2的任何整数（例如3、4、5、6、7、8等）。此外，在一些实施方案中，海岛型多组分纳米纤维900可以包含设置在第三层106内的一个或多个另外的层，其中每个另外的层独立地包含另外的聚合物材料（例如，不同于本文所公开的第一、第二和第三聚合物的聚合物材料）。

在一些实施方案中，海岛型多组分纳米纤维900的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物，且第三层106可以包含如本文所公开的第三种聚合物。

现在参考图10A，其示出了根据一个实施方案的完全覆盖的多组分纳米纤维900的侧视图。如图10A所示，完全覆盖的多组分纳米纤维1000包含第一、第二和第三层102、104、106，其中第一层102基本覆盖第二层104，且第二层104基本覆盖第三层106。完全覆盖的多组分纳米纤维1000类似于图7中所示的同轴多组分纳米纤维700，不同之处在于，完全覆盖的多组分纳米纤维1000不具有基本均匀的横截面。例如，完全覆盖的多组分纳米纤维1000的一个或多个截面关于第一和第二层102、104的形状和数量可以不同，例如，如图10B-10C中提供的两个截面所示。在一些实施方案中，第一、第二和第三层102、104、106的组合的截面形状可以在纳米纤维1000的每个截面都不相同。

在一些实施方案中，完全覆盖的多组分纳米纤维1000的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物，且第三层106可以包含如本文所公开的第三聚合物。

如之前所讨论的，在一些实施方案中，第一聚合物和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，且第二聚合物可以具有低偶极矩。举例来说，第一聚合物可以具有等于或大于约2.0 D的偶极矩，第二聚合物可以具有小于约1.0 D的偶极矩，且第三聚合物可以具有等于或大于约1.0 D的偶极矩。这样，第一高偶极矩聚合物倾向于具有较高的表面积，因此导致保留颗粒物质的能力高。第二低偶极矩聚合物可以具有抓取颗粒物质的能力。第三高偶极矩聚合物趋于带电，因此导致高静电性，用于抓取和保留颗粒物质。因此，对于多组分纳米纤维700（同轴的）、800（海岛型）、900（海岛型）、1000（完全覆盖的），其中第一高偶极矩聚合物存在于第一层102（外层）中，且第二低偶极矩聚合物存在于第二层104中（内层）中，且第三层高偶极矩聚合物存在于第三层106中，所得的纳米纤维可以同时抓取和保留颗粒物，这对于过滤应用可能特别有用。

现在参考图11A，其示出了根据一个实施方案的部分覆盖的多组分纳米纤维1100的侧视图。如图11A所示，部分覆盖的多组分纳米纤维1100包含被第一层102或第二层104或其组合部分地覆盖的最内的第三层106。与图10A-10C的完全覆盖的多组分纳米纤维1000相比，部分覆盖的多组分纳米纤维1100的第一层102和第二层104没有覆盖（例如包围/环绕）最内的第三层106的所有部分。

然而，类似于图10A-10C的完全覆盖的多组分纳米纤维1000，部分覆盖的多组分纳米纤维1100不具有均匀的截面。例如，部分覆盖的多组分纳米纤维1100的一个或多个截面关于围绕/环绕最内的第三层106的第一层102和/或第二层106的形状和数量可以不同，例如，如图11B-11D中提供的三个截面所示。还如图11E所示，部分覆盖的多组分纳米纤维1100可以有一个或多个仅包括第三层106而其上没有第一层102和/或第二层104覆盖的区域。

在一些实施方案中，部分覆盖的多组分纳米纤维1100的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物，且第三层106可以包含如本文所公开的第三聚合物。

现在参考图12，其示出了根据一个实施方案的分散的多组分纳米纤维1200的侧视图。如图12所示，分散的双组分纳米纤维1200包含分散形式的第一层102、第二层和第三层106。在一些实施方案中，分散的双组分纳米纤维1200可以包含均匀分散的第一层102、第二层104和第三层106。在图12的特定实施方案中，第一层102和第二层104分散在第三层106内。

在一些实施方案中，分散的多组分纳米纤维1200的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物，且第三层106可以包含如本文所公开的第三聚合物。

现在参考图13A，其示出了根据一个实施方案的聚集的多组分纳米纤维1300的侧视图。如图13A所示，聚集的多组分体纳米纤维1300包含分散在第三层106的一个或多个部分内的第一层102或第二层104或其组合。与图12的分散的多组分纳米纤维1200相比，聚集的多组分纳米纤维1300的第一层102和/或第二层104仅分散在第三层106的特定部分内，且不实质遍及整个第三层106。

聚集的多组分纳米纤维1300不具有均匀的截面。例如，聚集的多组分纳米纤维1300的一个或多个截面关于分散在第三层106内的第一层102和/或第二层104的形状和数量可以不同，例如，如图13B-13D中提供的三个截面所示。还如图13E所示，聚集的多组分纳米纤维1300可以有一个或多个仅包含第三层106而第一层102都不分散在其中的区域。

在一些实施方案中，聚集的多组分纳米纤维1300的第一层102可以包含如本文所公开的第一聚合物，第二层104可以包含如本文所公开的第二聚合物，且第三层106可以包含如本文所公开的第三聚合物。

如之前所讨论的，第一聚合物和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩（例如，第一聚合物可以具有等于或大于约2.0 D的偶极矩，且第三聚合物可以具有等于或大于约1.0 D的偶极矩）并且是亲水的，且第二聚合物可以具有低偶极矩（例如，小于约1.0 D）并且是疏水的。在这样的实施方案中，多组分纳米纤维1100（部分覆盖的）、1200（分散的）、1300（聚集的）可以被用作用于精细化学的药物载体或其他载体，其中具有高偶极矩的第一和第三亲水聚合物将在水相过程中迅速释放药物或化学物质，且具有低偶极矩的第二疏水聚合物将在水相过程中缓慢释放药物或化学物质。因此，附着至少两种药物或化学物质的所述多组分纳米纤维1100、1200、1300可以在水相过程中相继释放该至少两种药物或化学物质。

2.系统

本文提供了被配置以生产本文所公开的纳米纤维（例如，图1-13E中所示的纳米纤维）的各种可定制的系统。

a. 喷丝头系统

例如，图14A-14K描述了一种包含被配置以形成双组分或多组分纳米纤维的至少一个喷丝头1402的系统1400。在一些实施方案中，将要形成双组分或多组分纳米纤维的材料离开喷丝头1402或从其拉出并朝向基质1404，以在基质1404上形成双组分或多组分纳米纤维的层1406。在一些实施方案中，基质1404可以是导电的。在一些实施方案中，基质1404可以是不导电的。

图14A-14B分别提供了一个实施方案的截面图和俯视图，其中系统1400包含被配置以形成同轴（“皮芯”）双组分纳米纤维（例如，如图1所述的）的至少一个喷丝头1402a。至少一个喷丝头1402a可以包含至少一个第一通道1408，其具有与第一聚合物1412（例如，包含第一聚合物的溶液或熔化物）的第一来源（未示出）流体连通的第一表面1410a，以及第一聚合物1412被从其挤出的第二表面1414a。至少一个喷丝头1402a可以进一步包含至少一个第二通道1416，其具有与第二聚合物1418（例如，包含第二聚合物的溶液或熔化物）的第二来源（未示出）流体连通的第一表面1410b，以及第二聚合物1418被从其挤出的第二表面1414b。在一些实施方案中，第一和第二通道1408、1406可以同时挤出第一和第二聚合物1412、1418以形成同轴双组分纳米纤维，其可以朝向基质1404行进（travel）或被拉向基质1404以在其上形成层1406。

在一些实施方案中，第一通道可以沿着喷丝头1402a的外部边缘的一个或多个部分定位，且第二通道1416可以定位于喷丝头1402a的内部。在一些实施方案中，第一通道1408可以围绕内部第二通道1416同心地设置。

在一些实施方案中，第二通道1416可以具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。在一些实施方案中，第一通道1408可以具有基本上为圆形（例如，圆形、椭圆形等）、正方形、矩形、不规则的、或其他本领域技术人员在阅读本公开后将变得显而易见的合适形状的截面形状。在一些实施方案中，第一和第二通道1408、1416都可以具有圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。

如本文所公开的，在一些实施方案中，第一聚合物1412和第二聚合物1418可以具有不同的偶极矩。例如，如本文所公开的，在一些实施方案中，第一聚合物1412可以具有高偶极矩（例如，等于或大于约2.0 D），且第二聚合物1418可以具有低偶极矩（例如，小于约1.0 D）。

在一些实施方案中，第一和第二聚合物1412、1418在聚合物的粘性程度可以不同。例如，在一些实施方案中，第一聚合物1412可以包括粘性材料，且第二聚合物1418可以包含非粘性材料或粘性比第一聚合物1412低的材料。

示例性的粘性材料可以包括但不限于压敏粘性聚合物、光敏粘性聚合物、热熔粘性聚合物或其组合。粘性材料的其他实施例包括但不限于乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚烯烃（PO）、聚酰胺（PA）、聚酯、聚氨酯（PU）、丙烯酸的生物基丙烯酸酯、丁基橡胶、腈类、硅橡胶、丁苯橡胶、天然胶乳及其组合。

示例性的非粘性聚合物材料可以包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二酯、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、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、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、聚芳族聚酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯或其组合。

图14C-14D分别提供了另一个实施方案的截面图和俯视图，其中系统1400包含被配置以形成海岛型双组分纳米纤维（例如，如图2所述的）的至少一个喷丝头1402b。如图14D中提供的俯视图所示，在一些实施方案中，至少一个喷丝头1402b可以包含彼此隔开且进一步被设置在第一通道1408内部的四个第二通道1416。在一些实施方案中，第一和第二通道1408、1416可以分别同时挤出第一和第二聚合物1412、1418以形成海岛型双组分纳米纤维，其可以朝向基质1404行进或被拉向基质1404以在其上形成单层1420。

值得注意的是，图14C-14D的至少一个喷丝头1402b不限于第二通道1416的数量或构造。相反，该至少一个喷丝头1402b可以包括任何数量或构造的第二通道1416，以便获得设置在第一聚合物1412的“海”内的期望的第二聚合物1416“岛”的数量和构造。

在一些实施方案中，喷丝头1402b的第二通道1416可以具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。在一些实施方案中，喷丝头1402b的第一通道1408可以具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）、正方形、矩形、不规则的、或其他本领域技术人员在阅读本公开后将变得显而易见的合适形状的截面形状。在一些实施方案中，喷丝头1402b的第一和第二通道1408、1416都可以具有圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。

图14E-14F分别提供了一个实施方案的截面图和俯视图，其中系统1400包含被配置以形成同轴（“皮”）多组分纳米纤维（例如，如图7所述的）的至少一个喷丝头1402c。如上所述，该至少一个喷丝头1402c可以包含被配置以分别挤出第一聚合物1412和第二材料1418的至少第一通道1408和至少第二通道1416。该至少一个喷丝头1402b可以进一步包含至少第三通道1422，其具有与第三聚合物1424（例如，包含第三聚合物的溶液或熔化物）的第三来源（未示出）流体连通的第一表面1410c，以及第三聚合物1424被从其挤出的第二表面1414c。在一些实施方案中，第一、第二和第三通道1408、1416、1422可以同时分别挤出第一、第二和第三聚合物1412、1418、1424以形成同轴多组分纳米纤维，其可以朝向基质1404行进或被拉向基质1404以在其上以形成单层1406。

如本文所公开的，第一、第二和第三聚合物中的至少两种可以具有彼此不同的偶极矩。在一些实施方案中，第一、第二和第三聚合物可以各自具有彼此不同的偶极矩。

在一些实施方案中，第一聚合物的偶极矩可以大于至少第二聚合物的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物可以具有大于第二聚合物和第三聚合物的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物可以具有大于第二聚合物但小于第一聚合物的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物（μ ₁ ）、第二聚合物（μ ₂ ）和第三聚合物（μ ₃ ）的偶极矩（μ）之间的相对关系可以根据以下公式中的任何一个来表示：

µ ₁ ≥µ ₂ 和/或 µ _3;

µ ₁ ≥µ ₂ ≥µ ₃ ;

µ ₁ ≥µ ₃ ≥µ ₂ ;

µ ₁ ≈ µ ₃ ≥µ ₂ ;

µ ₃ ≥µ ₁ ≥µ ₂ 。

在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，且第二聚合物可以具有低偶极矩。在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，且第二聚合物可以具有低偶极矩，其中第一和第三聚合物的高偶极矩彼此大约相等。在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，只要第一聚合物的偶极矩大于第三聚合物的偶极矩，且第二聚合物具有低偶极矩即可。在一些实施方案中，第一和第三聚合物可以各自独立地具有高偶极矩，只要第三聚合物的偶极矩大于第一聚合物的偶极矩，且第二聚合物具有低偶极矩即可。

在一些实施方案中，第一聚合物可以具有大于约2.0 D的偶极矩。在一些实施方案中，第二聚合物可以具有小于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第三聚合物可以具有等于或大于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物可以具有大于约2.0 D的偶极矩，第二聚合物可以具有小于约1 D的偶极矩，且第三聚合物可以具有等于或大于约1 D的偶极矩。

在一些实施方案中，第一、第二和第三聚合物在聚合物的粘性程度方面可以不同。例如，在一些实施方案中，第一聚合物可以包含粘性材料，且第二聚合物和/或第三聚合物可以各自独立地包含非粘性材料或粘性比第一聚合物低的材料。在一些实施方案中，第一聚合物和第三聚合物可以包含粘性材料（可以彼此相同或不同），且第二聚合物可以包含非粘性材料或粘性比第一和第三聚合物低的材料。在一些实施方案中，第一、第二和第三聚合物可以包含彼此不同的粘性聚合物或粘性聚合物组合物。

如之前所讨论的，示例性的粘性材料可以包括但不限于压敏粘性聚合物、光敏粘性聚合物、热熔粘性聚合物或其组合。粘性材料的其他实施例包括但不限于乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、聚烯烃（PO）、聚酰胺（PA）、聚酯、聚氨酯（PU）、丙烯酸的生物基丙烯酸酯、丁基橡胶、腈类、硅橡胶、丁苯橡胶、天然胶乳及其组合。

示例性的非粘性聚合物材料也可以包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二酯、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、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、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、聚芳族聚酰胺、聚苯硫醚、聚亚苯基对苯二甲酰胺、聚四氟乙烯或其组合。

继续参考图14E-14F，在一些实施方案中，第三通道1422可以被定位于喷丝头1402c的最内的区域内，第二通道1416可以围绕第三通道1422的一个或多个部分，且第一通道1408可以围绕第二通道1416的一个或多个部分。在一些实施方案中，第二通道1416可以围绕最内的第三通道1422同心地设置，且第一通道1408可以围绕中间的第二通道1416同心地设置。

在一些实施方案中，第二通道1416和/或第三通道1422可以各自独立地具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。此外，如前所述，在一些实施方案中，第一通道1408可以具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）、正方形、矩形、不规则的、或其他此类合适形状的截面形状。在一些实施方案中，第一、第二和第三通道1408、1416、1422中的每一个可以具有圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。

在一些实施方案中，第二和第三通道1416、1422可以不同心地设置。例如，图14G-14H分别提供了另一个实施方案的截面图和俯视图，其中系统1400包含至少一个喷丝头1402d，该至少一个喷丝头1402d具有至少两个不重叠的、被配置以挤出第二聚合物1418的第二通道1416和至少两个不重叠的、被配置以挤出第三聚合物1424的第三通道1422。这样的配置可以产生第一类型的海岛型多组分纳米纤维（例如，如图8中所述的那样）。

图14I-14J提供了一个实施方案的截面图和俯视图，其中系统1400包含被配置以形成第二类型的海岛型多组分纳米纤维的至少一个喷丝头1402e（例如，如图9中所述）。如在图14J中提供的俯视图所示，该至少一个喷丝头1402e可以包含彼此隔开且进一步设置在第一通道1408内部的四个第二通道1416，其中每个第二通道1416同心地围绕内部第三通道1422设置。在一些实施方案中，第一、第二和第三通道1408、1416、1422可以同时分别挤出第一、第二和第三聚合物1412、1418、1424，以形成海岛型多组分纳米纤维，其可以朝向基质1404行进或被拉向基质1404以在其上形成单层1406。

值得注意的是，图14I-14J的至少一个喷丝头1402e不限于第二通道1416或第三通道1422的上述数量或配置。相反，喷丝头1402e可以包括任何数量或配置的第二通道1416和/或第三通道1422，以便获得期望数量和配置的包含第二聚合物1418和/或第三聚合物142且设置在第一材料1412的“海”内的“岛”。

在一些实施方案中，喷丝头1402e的第二通道1416和/或第三通道1422可以各自独立地具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。此外，在一些实施方案中，喷丝头1402e的第一通道1408可以具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）、正方形、矩形、不规则的、或其他此类合适形状的截面形状。在一些实施方案中，喷丝头1402e的第一、第二和第三通道1408、1416、1422中的每个都可以具有圆形（例如，圆形、椭圆形等）的截面形状。

图14K提供了一个实施方案的截面图，其中系统1400包含被配置以形成完全覆盖、部分覆盖、分散的或聚集的双组分或多组分纳米纤维（例如，如图10A-10C、11A-11E、12、13A-13E所述）的至少一个喷丝头1402f。如图14K所示，喷丝头1402f包含单个通道1408，其具有与包含至少两种聚合物的混合物的溶液流体连通的第一表面1410c，以及聚合物组合1426被从其挤出的第二表面1414c。例如，在一些实施方案中，溶液以及由此得到的聚合物1426可以包含第一和第二聚合物1412、1418的混合物。在一些实施方案中，溶液以及由此得到的聚合物1426可以包含第一、第二和第三聚合物1412、1418、1424的混合物。在一些实施方案中，溶液可以是相应聚合物的均匀的混合物。在一些实施方案中，溶液可以是相应聚合物的不均匀的混合物。在挤出过程中，将发生聚合物的相分离，从而得到包含所述聚合物的不规则排列的纳米纤维（例如，分别如图3A-3C和图10A-10C所示的完全覆盖的双组分或多组分纳米纤维；分别如图4A-4D和图11A-11E所示的部分覆盖的双组分或多组分纳米纤维；分别如图5和图12所示的分散的双组分或多组分；或者分别如图6A-6D和图13A-13E所示的聚集的双组分或多组分纳米纤维）。

在一些实施方案中，喷丝头1402f的单个通道1408可以具有基本圆形（例如，圆形、椭圆形等）、正方形、矩形、不规则的、或其他此类合适形状的截面形状。在一些实施方案中，喷丝头1402f的单个通道1408可以具有基本圆形的截面形状。

在一些实施方案中，图14A-14K的任何一个中所描述的系统1400可以通过电喷雾法的静电纺丝挤出期望的聚合物。图15A-15C提供了这种静电纺丝或电喷雾法的简化示意图的截面侧视图。

如图15A-15C所示，电源1502可以被可操作地连接至至少一个喷丝头1402（例如，喷丝头1402a、1402b、1402c、1402d、1402e或1402f）并被配置以向其供应高电压。当在喷丝头1402的表面1504附近形成的液滴上施加足够高的电压时，液体主体带电，并且静电排斥抵消了表面张力，使得液滴被拉伸，并且在临界点，液体流从表面1504喷出。在液体的分子内聚力（cohesion）足够高的情况下，不会发生流分裂（stream breakup）（如果确实发生流分裂，则液滴被电喷雾），并且形成带电的液体射流（liquid jet）。随着射流在飞行中变干，当电荷迁移到纤维表面时，电流的模式从欧姆模式变为对流模式。然后，通过在纤维中的小弯曲处引发的静电排斥引起的搅动过程（whipping process）使射流伸长，直到最终将其沉积在接地收集器（ground collector）（基质1506）上。在一些实施方案中，由这种弯曲不稳定性导致的纤维的伸长和细化导致具有纳米级直径的均匀纤维的形成。

同样如图15A-15C所示，这种静电纺丝（或电喷雾）法可以是自上而下的过程，其中至少一个喷丝头1402（例如，喷丝头1402a、1402b、1402c、1402d、1402e或1402f）被竖直地定位于基质1506上方（图15A），并且纳米纤维向下产生；可以是自下而上的过程，其中基质1506被竖直地定位于喷丝头1402上方（图15B），并且纳米纤维向上产生；或者可以是竖直过程，其中基质1506相对于喷丝头1402水平定位（图15C），并且纤维在水平/横向方向上产生。

继续参考图14A-14K，在一些实施方案中，系统1400可以包含单个喷丝头1402，例如，被配置以挤出同轴双组分纳米纤维的单个喷丝头1402a；被配置以挤出海岛型双组分纳米纤维的单个喷丝头1402b；被配置以挤出同轴多组分纳米纤维的单个喷丝头1402c；被配置以挤出第一类型的海岛型多组分纳米纤维的单个喷丝头1402d；被配置以挤出第二类型的海岛型多组分纳米纤维的单个喷丝头1403e；或被配置以挤出全覆盖的、部分覆盖的、分散的、或聚集的纳米纤维的单个喷丝头1402f。参见，例如，图16A是包含单一类型的喷丝头的系统的示例性示意图。

在一些实施方案中，系统1400可以包含多个喷丝头1402，其中每个喷丝头1402独立地是被配置以挤出同轴双组分纳米纤维的喷丝头1402a；被配置以挤出海岛型双组分纳米纤维的喷丝头1402b；被配置以挤出同轴多组分纳米纤维的喷丝头1402c；被配置以挤出第一类型的海岛型多组分纳米纤维的喷丝头1402d；被配置以挤出第二类型的海岛型多组分纳米纤维的喷丝头1403e；或被配置以挤出全覆盖的、部分覆盖的、分散的、或聚集的纳米纤维的喷丝头1402f。在一些实施方案中，系统1400可以包含多个喷丝头，其中每个喷丝头是相同的类型（例如，喷丝头1402a、喷丝头1402b、喷丝头1402c、喷丝头1402d、喷丝头1402e或喷丝头1402f）。在一些实施方案中，系统1400可以包含多个喷丝头1402，其中至少两个喷丝头1402是彼此不同的类型（例如，喷丝头1402a、喷丝头1402b、喷丝头1402c、喷丝头1402d、喷丝头1402e或喷丝头1402f）。参见，例如，图16B是包含多个喷丝头的系统的示例性示意图。

在系统1400可以包含多个喷丝头1402（例如图16B所述）的其他实施方案中，至少一个喷丝头可以被配置以挤出例如第一聚合物，至少另一个喷丝头可以被配置以挤出第二聚合物材料，其中第一和第二聚合物彼此包含不同的组成、偶极矩和/或粘性程度。

在一些实施方案中，系统1400可以包含至少两套/组、至少三套/组、至少四套/组等1602（a、b、c等）的喷丝头1402，其中每套/组可以独立地包含至少两个喷丝头1402。在一些实施方案中，所述套/组中的至少一个喷丝头可以包含与该套/组中的至少另一个喷丝头的类型相比不同类型的喷丝头（例如，喷丝头1402a、喷丝头1402b、喷丝头1402c、喷丝头1402d、喷丝头1402e或喷丝头1402f）。在一些实施方案中，所述套/组中的至少两个可以包含相同类型的喷丝头（例如，喷丝头1402a、喷丝头1402b、喷丝头1402c、喷丝头1402d、喷丝头1402e或喷丝头1402f）。参见，例如，图16C是包含至少四套/组喷丝头的系统的示例性示意图。

在系统1400可以包含多个喷丝头1402（例如图16C所述）的其他实施方案中，至少一套（例如1602a）喷丝头可以被配置以挤出例如第一聚合物，至少另一套（例如1602b）喷丝头可以被配置以挤出第二聚合物材料，其中第一和第二聚合物彼此包含不同的组成、偶极矩和/或粘性程度。

在系统1400包含单个喷丝头1402（例如，如图16A所示）或多个喷丝头1402（例如，如图16B-16C所示）的实施方案中，系统1400可以包含连接至并支撑喷丝头1402的支架1604。在一些实施方案中，支架1604（特别是其外部边缘）可以具有选自以下的形状：矩形、三角形、平行四边形、梯形、六边形、八边形、圆形、正方形或不规则形状。

在一些实施方案中，支架1602可以包含的喷丝头1402的总数为约1个喷丝头至约5000个喷丝头、约5至约2500个喷丝头、约10至约1000个喷丝头、或约20至约500个喷丝头。在一些实施方案中，支架1602可以包含的喷丝头1402的总数在以下值中的任意两个之间（含端值）：约1、约2、约4、约6、约8、约10、约12、约14、约16、约18、约20、约40、约60、约80、约100、约120、约140、约160、约180、约200、约220、约240、约260、约280、约300、约320、约340、约360、约380、约400、约420、约440、约460、约480、约500、约520、约540、约560、约580、约600、约620、约640、约660、约680、约700、约720、约740、约760、约780、约800、约820、约840、约860、约880、约900、约920、约940、约960、约980、约1000、约1050、约1100、约1150、约1200、约1250、约1300、约1350、约1400、约1450、约1500、约1550、约1600、约1650、约1700、约1750、约1800、约1850、约1900、约1950、约2000、约2050、约2100、约2150、约2200、约2250、约2300、约2350、约2400、约2450、约2500、约2550、约2600、约2650、约2700、约2750、约2800、约2850、约2900、约2950、约3000、约3050、约3100、约3150、约3200、约3250、约3300、约3350、约3400、约3450、约3500、约3550、约3600、约3650、约3700、约3750、约3800、约385、约3900、约3950、约4000、约4050、约4100、约4150、约4200、约4250、约4300、约4350、约4400、约4450、约4500、约4550、约4600、约4650、约4700、约4750、约4800、约4850、约4900、约4950、以及约5000。

b.无针系统

在一些实施方案中，本文所公开的纳米纤维可以通过包含一个或多个无针喷丝头的系统形成。图17A-17D提供了根据各种实施方案的包含至少一个无针喷丝头1702的系统的示例性示意图。

如图17A-17B所示，无针喷丝头1702可以包含与混合物1706（即要形成纤维的材料的来源）接触的溶液浸渍组件（颗粒）1704。在一些实施方案中，混合物1706可以包含含有如本文所公开的至少第一聚合物的第一溶液，以及含有如本文所公开的至少第二聚合物的第二溶液。在混合物1706包含至少第一聚合物溶液和至少第二聚合物溶液的一些实施方案中，第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约100∶1至约1∶100。在混合物1706包含至少第一聚合物溶液和至少第二聚合物溶液的一些实施方案中，第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约100：1至约1：1、约75：1至约1：1、约50：1至约1：1、约25：1至约1：1、约10：1至约1：1、约5：1至约1：1或约1：1。在混合物1706包含至少第一聚合物溶液和至少第二聚合物溶液的一些实施方案中，第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比率为约1：100至约1：1、约1：75至约1：1、约1：50至约1：1、约1：25至约1：1、约1：10至约1：1、约1：5至约1：1或约1：1。在混合物1706包括至少第一聚合物溶液和至少第二聚合物溶液的一些实施方案中，第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：1。

在一些实施方案中，混合物1706可以包含含有如本文所公开的至少第一聚合物的溶液，含有如本文所公开的第二聚合物的第二溶液，以及含有如本文所公开的第三聚合物的第三溶液。

在一些实施方案中，混合物1706可以是相应聚合物的均匀的混合物。在一些实施方案中，混合物1706可以是相应聚合物的非均匀的混合物。在一些实施方案中，混合物1706中的聚合物可在从无针喷丝头1702的挤出过程中发生相分离，从而形成双组分或多组分纳米纤维，其中每个纳米纤维独立地包含如本文所公开的相应聚合物的不规则排列之一或其任何组合（例如分别如图3A-3C和图10A-10C所示的完全涂覆盖的双组分或多组分纳米纤维；分别如图4A-4D和图11A-11E所示的部分覆盖的双组分或多组分纳米纤维；分别如图5和图12所示的分散的双组分或多组分；或者分别如图6A-6D和图13A-13E所示的聚集的双组分或多组分纳米纤维）。

例如，在一些实施方案中，混合物1706可以包含含有如本文所公开的第一和第二聚合物的溶液，其在挤出过程中的相分离产生了多个双组分纳米纤维，其中每一个独立地包含完全覆盖的结构（参见，例如，图3A-3C）、部分覆盖的结构（参见，例如，图4A-4D）、分散的结构（参见，例如，图5）、聚集的结构（参见，例如，图6A-6D）或其组合。在一些实施方案中，一种或多种所得的双组分纳米纤维可以包含两种或更多种前述结构的组合。这种组合的一个实施例可以是其中至少一个双组分纳米纤维具有分散的结构（例如，第一层分散/遍及在第二层内），并且所述分散的双组分纳米纤维的一个或多个部分还具有部分覆盖的结构（例如，也部分地被第一层覆盖）。

在一些实施方案中，混合物1706可以包含包含如本文所公开的第一、第二和第三聚合物的溶液，其在挤出过程中的相分离产生了多个多组分纳米纤维，其中每一个独立地包含完全覆盖的结构（参见，例如，图10A-10C）、部分覆盖的结构（参见，例如，图11A-11E）、分散的结构（参见，例如，图12）、聚集的结构（参见，例如，图13A-13E）或其组合。在一些实施方案中，一种或多种所得的多组分纳米纤维可以包含两种或更多种前述结构的组合。这样组合的一个实施例可以是其中至少一个多组分纳米纤维具有分散的结构（例如，第一层和第二层分散/遍及在第三层内），并且所述分散的多组分纳米纤维的一个或多个部分还具有部分覆盖的结构（例如，也部分地被第一和/或第二层覆盖）。

还如图17A-17B所示，无针喷丝头1702可以被可操作地连接至被配置以向其供应高电压的电源1708。在一些实施方案中，例如如图17A-17B所示，电源1708可以被连接至溶液浸渍组件1704。然而，在一些实施方案中，电源1708可以被连接至浸渍溶液1706，特别是连接至其中设置有所述浸渍溶液1706的容器。

溶液浸渍组件1704可以被配置以旋转，使得混合物被加载到并覆盖浸渍组件1704的表面1710。由于浸渍组件1704的旋转，混合物1706可以在浸渍组件1704的表面1710上形成圆锥形尖峰。在施加足够高的电压时，当静电排斥力抵消表面张力时，圆锥形尖峰可以聚集电荷并进一步拉伸（例如，形成泰勒锥（Taylor cone））。一旦达到临界点，液体流（例如溶液射流）可以从浸渍组件1704的表面1710喷出以形成双组分或多组分纳米纤维1712，其被收集在竖直定位于无针喷丝头1702上方的接地收集器（例如，基质1714）上。

在一些实施方案中，浸渍组件1704可以具有球形的、椭圆的或其他圆形形状。在一些实施方案中，浸渍部件1704可以是可旋转的滚轴或球。

在一些实施方案中，浸渍组件1704的表面1710可以是粗糙的或光滑的。图17A示出了一个实施方案，其中浸渍组件1704的表面1710是粗糙的，并且特别地包含多个装配的尖峰。相反，图17B示出了一个实施方案，其中浸渍组件1704的表面1710是基本光滑的。

图17C-17D提供了无针喷丝头1702的另外的实施方案，其中溶液浸渍组件1704包含连接多个浸渍元件（颗粒）1716的线（或链）1714。线1714可以被配置以旋转从而允许浸渍元件1716被溶液1706覆盖。这些浸渍元件416可以具有如图17C的实施方案所示的基本粗糙的外部表面1710，或如图17D的实施方案所示的基本光滑的外部表面1710。

c.用于生产多功能纳米纤维网的系统

现在参考图18，其示出了根据一个实施方案的用于生产多功能纳米纤维网的系统1800。图18中的系统1800或其组件/特征可以与本文所述的其他系统、或其组件/特征（例如参照其他实施方案和附图所描述的）组合或替代地实现。系统1800可以另外地被用在用于制造和/或使用本文所述的纳米纤维的任何方法中。系统1800也可以被用在各种应用和/或排列中，其在本文描述的说明性实施方案中可能会或不会被提及。例如，在一些实施方案中，系统1800可以包括比图18所示的更多或更少的特征/组件。此外，系统1800也不限于图18中具体示出的尺寸、形状、组件/特征的数量等。

如图18所示，系统1800可以包括一个或多个聚合物形成（例如，静电纺丝或电喷雾）站1802（a、b、c等）。在一些实施方案中，站1802中的至少一个可以被配置以生产包含本文所公开的双组分或多组分纳米纤维的纳米纤维网。例如，站1802中的至少一个可以包括如图14A-14J的任一个中所描述的系统1400。

除了如本文所公开的一个或多个被配置以生产包含双组分或多组分纳米纤维的纳米纤维网的站1802之外，系统1800可以任选地包含至少一个站1802，该站被配置以例如通过电喷雾或静电纺丝法挤出一种或多种独立地被选择以提供期望的功能性能的另外的材料（例如，聚合物材料）。这样的功能性能可以包括但不限于光发射、热绝缘、耐热、杀菌、阻燃、降解、自清洁、防腐蚀、粘附、其组合等。例如，在一个实施方案中，该系统可以包含如本文所述的被配置以生产双组分或多组分纳米纤维的至少一个站（例如1802a），以及被配置以挤出一种或多种独立地被选择以提供期望的功能性能的另外的材料的至少一个站（例如1802b）。

在一些实施方案中，系统1800可以任选地包括一个或多个喷雾添加剂站1804和/或一个或多个滚轮添加剂站1806（a、b等）来提供期望的功能性最终产品。

在一些实施方案中，基质可以在图18中描述的过程之前或之后、或者在其中描述的任何步骤之间被引入。

3.方法

现在参考图19，其示出了根据一个实施方案的利用静电纺丝装置制备双组分或多组分纳米纤维的方法1900的流程图。方法1900可以结合本文描述的任何特征/组件来实现，例如参考其他实施方案和附图所描述的那些。方法1900也可以被用于各种应用和/或根据各种排列，其在本文描述的说明性实施方案/方面中可能会或不会提及。例如，在一些实施方案中，方法1900可以包括比图19所示的更多/更少的操作/步骤。此外，方法1900不受其中所示的操作/步骤的顺序的限制。

如图19所示，方法1900包含将第一聚合物的溶液供应至静电纺丝装置的喷丝头的第一通道，以及将第二聚合物的溶液供应至喷丝头的第二通道。分别参见步骤1902和1904。方法1900还包含通过相应的通道将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，其包含的纤维具有含有第一聚合物的第一层和在第一层内且含有第二聚合物的第二层。参见步骤1906。

在图19的一些实施方案中，一种聚合物可以具有大于约2德拜（D）的偶极矩，而另一种聚合物可以具有小于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第一聚合物可以具有大于约2 D的偶极矩，而第二聚合物可以具有小于约1 D的偶极矩。

在一些实施方案中，静电纺丝装置的第一通道和第二通道可以是同轴的（参见，例如，被配置以制备同轴双组分纳米纤维的图14A-14B的系统1400）。

在图19的一些实施方案中，喷丝头可以进一步包含在第二通道内的第三通道，因此所制备的纤维可以包含第一层、在第一层内的第二层以及在第二层内的第三层（参见，例如，被配置以制备同轴多组分纳米纤维的图14E-14F的系统1400）。在这样的实施方案中，第一层可以具有大于约2 D的偶极矩，第二聚合物可以具有小于约1 D的偶极矩，且第三层可以具有等于或大于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第一层和第三层包含相同的聚合物。在一些实施方案中，第一层和第三层包含不同的聚合物。

在图19的一些实施方案中，喷丝头可以包含在第一通道内的多个不重叠的第二通道，因此所制备的纤维包含第一层和在第一层内的多个不重叠的第二层（例如，参见被配置以制备海岛型双组分纳米纤维的图14C-14D的系统1400）。在这样的实施方案中，第一层可以具有大于约2 D的偶极矩，第二层中的至少一个可以具有小于约1 D的偶极矩。在一些实施方案中，第二层可以每个都包含偶极矩低于约1 D的相同聚合物。在一些实施方案中，第二层中的至少两个可以包含彼此不同的聚合物，只要所述聚合物具有小于约1 D的偶极矩即可。

在图19的一些实施方案中，喷丝头可以包含在第一通道内的多个不重叠的第二通道和多个不重叠的第三通道，因此，所制备的纤维包含第一层和在第一层内的多个不重叠的第二层和不重叠的第三层（例如，参见被配置以制备第一类型的海岛型多组分纳米纤维的图14G-14H的系统1400）。在这样的实施方案中，第一层可以具有大于约2 D的偶极矩，第二层可以具有小于约1 D的偶极矩，且第三层可以具有等于或大于约1 D的偶极矩。

在图19的一些实施方案中，喷丝头可以包含在第一通道内的多个不重叠的第二通道，以及在多个第二通道的每个内的第三通道。（例如，参见被配置以制备第二种类型的海岛型多组分纳米纤维的图14G-14H的系统1400）。

现在参考图20，其示出了根据另一实施方案的制备双组分或多组分纳米纤维的方法2000的流程图。方法2000可以结合本文描述的任何特征/组件来实现，例如参考其他实施方案和附图描述的那些。方法2000也可以被用于各种应用和/或根据各种排列，其在本文描述的说明性实施方案/方面中可能会或不会被提及。例如，在一些实施方案中，方法2000可以包括比图20所示的更多/更少的操作/步骤。此外，方法2000不受其中所示的操作/步骤的顺序的限制。

如图20所示，方法2000包含在合适的条件下将第一聚合物溶液与第二聚合物溶液混合以制备混合物。参见步骤2002。在一些实施方案中，该混合物可以包含体积大约相等的第一聚合物溶液和第二聚合物溶液。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：100至约100：1。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约100：1至约1：1、约75：1至约1：1、约50：1至约1：1、约25：1至约1：1、约10：1至约1：1、约5：1至约1：1或约1：1。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：100至约1：1、约1：75至约1：1、约1：50至约1：1、约1：25至约1：1、约1：10至约1：1、约1：5至约1：1或约1：1。在一些实施方案中，混合物中第一聚合物溶液与第二聚合物溶液的比例为约1：1。

在图20的一些实施方案中，混合物的至少一部分是均匀的。在一些实施方案中，基本上所有混合物是均匀的。例如，在一些实施方案中，第一聚合物溶液可以基本上均匀地分散在第二聚合物溶液中。在一些实施方案中，第二聚合物溶液可以基本上均匀地分散在第一聚合物溶液中。如下所述，混合物的相分离可以在随后的静电纺丝过程中发生。

在图20的一些实施方案中，混合物的至少一部分是不均匀的。在一些实施方案中，基本上所有混合物都是不均匀的。如下所述，混合物的相分离可以在随后的静电纺丝过程中被保持和/或进一步增加。

同样如图20所示，方法2000还包含在允许第一聚合物溶液和第二聚合物溶液保持或分离成不同相的条件下将混合物静电纺丝至基质表面上，从而制备一种纤维结构，其包含的纤维具有在不同部分中的第一聚合物和第二聚合物。参见步骤2004。

在一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物具有不同的偶极矩。在图20的一些实施方案中，第一聚合物具有大于约2 D的偶极矩，而第二聚合物具有小于约1 D的偶极矩。

在图20的一些实施方案中，第一聚合物溶液包含第一治疗分子。在一些实施方案中，第二聚合物溶液包含第二治疗分子。在一些实施方案中，第一治疗分子需要比第二治疗分子更短的在人类患者体内的释放时间。在一些实施方案中，第二治疗分子需要比第一治疗分子更短的在人类患者体内的释放时间。

现在参考图21，其示出了根据一个实施方案的利用包含多个喷丝头的静电纺丝装置制备纤维结构的方法2100的流程图。方法2100可以结合本文描述的任何特征/组件来实现，例如参考其他实施方案和附图所描述的那些。方法2100也可以被用于各种应用和/或根据各种排列，其在本文描述的说明性实施方案/方面中可能会或不会被提及。例如，在一些实施方案中，方法2100可以包括比图21所示的更多的或更少的操作/步骤。此外，方法2100不受其中所示的操作/步骤的顺序的限制。

如图21所示，方法2100包含将第一聚合物的溶液供应至喷丝头中的至少一个，以及将第二聚合物的溶液供应至喷丝头中的至少另一个。分别参见步骤2102和2104。方法2100另外包含通过相应的喷丝头将溶液静电纺丝至基质的表面上，从而制备一种纤维结构，其包含具有不同聚合物的纤维。参见步骤2106。

在一些实施方案中，静电纺丝装置可以包含至少一排喷丝头，并且该排中的至少一个喷丝头被连接至第一溶液，该排中的至少另一个喷丝头被连接至第二溶液（例如，参见图16B-16C所示的喷丝头配置）。在一些实施方案中，静电纺丝装置包含多排喷丝头，并且至少一排中的所有喷丝头被连接至第一溶液，至少另一排中的所有喷丝头被连接至第二溶液。

在图21的一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物具有不同的偶极矩。在一些实施方案中，其中一种聚合物具有大于约2 D的偶极矩，另一种聚合物具有小于约1 D的偶极矩。

现在参考图22，其示出了根据一个实施方案的制备双组分或多组分纳米纤维的方法2200的流程图。方法2200可以结合本文描述的任何特征/组件来实现，例如参考其他实施方案和附图所描述的那些。方法2200也可以被用于各种应用和/或根据各种排列，其在本文描述的说明性实施方案/方面中可能会或不会被提及。例如，在一些实施方案中，方法2200可以包括比图22所示的更多/更少的操作/步骤。此外，方法2200不受其中所示的操作/步骤的顺序的限制。

如图22所示，该方法包含将颗粒浸入第一聚合物溶液和第二聚合物溶液的混合物中，并且在允许该颗粒被混合物覆盖的条件下将颗粒从混合物中提出。分别参见步骤2202和2204。方法2200进一步包含在颗粒和收集器之间应用电场以迫使纳米纤维从颗粒上的混合物形成并被收集至收集器上，其中纳米纤维包含第一聚合物和第二聚合物。参见步骤2206。

在图22的一些实施方案中，第一溶液的至少一部分与第二溶液相分离。在一些实施方案中，第一聚合物溶液的至少一部分基本上位于混合物的表面。

在图22的一些实施方案中，颗粒可以具有粗糙外部表面（例如，参见图17A中描述的无针系统）。在一些实施方案中，颗粒可以具有光滑外部表面（例如，参见图17A中描述的无针系统）。

在图22的一些实施方案中，颗粒可以通过线被连接至一个或多个颗粒（例如，参见图17C-17D中描述的无针系统）。

现在参考图23，其示出了根据一个实施方案的制备多功能网的方法2300的流程图。方法2300可以结合本文描述的任何特征/组件来实现，例如参考其他实施方案和附图所描述的那些。方法2300也可以被用于各种应用和/或根据各种排列，其在本文描述的说明性实施方案/方面中可能会或不会被提及。例如，在一些实施方案中，方法2300可以包括比图23所示的更多/更少的操作/步骤。此外，方法2300不受其中所示的操作/步骤的顺序的限制。

如图23所示，方法2300包含通过第一静电纺丝系统在基质上形成纳米纤维网的第一层，以及通过第二静电纺丝系统、喷雾系统或滚轴系统（rolling system）在第一层纳米纤维上添加功能层。分别参见步骤2302和2304。在一些实施方案中，第一层和第二层包含不同的聚合物或具有不同的偶极矩。

在图23的一些实施方案中，其中一种聚合物具有大于约2 D的偶极矩，而另一种聚合物具有小于约1 D的偶极矩。

在图23的一些实施方案中，方法2300还包含通过静电纺丝、电喷雾或滚轴静电纺丝添加一种或多种添加剂。

在一些实施方案中，所得的多组分纳米纤维网被配置以可用于光发射、热绝缘、耐热、杀菌、阻燃、降解、自清洁、防腐蚀或其组合。

* * *

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“包含”及其变体（例如“含有”和“包括”）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 (7)

1.一种制备双组分或多组分纳米纤维的方法，所述方法包含：

在合适的条件下将第一聚合物溶液与第二聚合物溶液混合来制备混合物，其中所述混合物中的第一聚合物溶液与第二聚合物溶液相分离成不同的相；以及

在允许所述第一聚合物溶液和所述第二聚合物溶液在静电纺丝过程中保持不同的相的条件下将所述混合物静电纺丝至基质表面上，其中第一聚合物溶液处于混合物表面，从而制备一种纤维结构，所述纤维结构包含的纤维具有在不同部分的第一聚合物和第二聚合物，

其中所述第一聚合物和所述第二聚合物具有不同的偶极矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其中混合物包含约相等体积的第一聚合物溶液和第二聚合物溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述混合物中，所述第一聚合物溶液与所述第二聚合物溶液的比例为约1：100至约100：1、约1：10至约10：1、或约1：1。

4.一种制备双组分或多组分纳米纤维的方法，所述方法包含：

将颗粒浸入第一聚合物溶液和第二聚合物溶液的混合物中，其中所述第一聚合物溶液的至少一部分与第二聚合物溶液相分离并基本上位于混合物的表面；

在允许颗粒被所述混合物覆盖的条件下将颗粒从所述混合物中提出，同时第一聚合物溶液的至少一部分保持与第二聚合物溶液相分离并且基本上位于混合物的表面；以及

在所述颗粒和收集器之间应用电场以迫使纳米纤维从颗粒上的所述混合物形成并被收集至所述收集器上，其中所述纳米纤维包含所述第一聚合物和所述第二聚合物。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述颗粒具有粗糙外部表面。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述颗粒具有光滑外部表面。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中所述颗粒通过线被连接至一个或多个颗粒。

Images