CN113092557A - 4d打印仿神经纤维材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种4D打印仿神经纤维材料及其制备方法，该仿神经纤维材料包括：包括：第一导电层、压电层、第二导电层和绝缘层；所述压电层沿所述第一导电层的圆周方向包覆于所述第一导电层外侧，所述第二导电层沿所述压电层的圆周方向包覆于所述压电层外侧，所述绝缘层沿所述第二导电层的圆周方向包覆于所述第二导电层外侧。本发明的4D打印仿神经纤维材料及其制备方法，其结构和制备方法简单，电信号传导功能优良。

Description

4D打印仿神经纤维材料及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维材料技术领域，更具体地，涉及一种4D打印仿神经纤维材料及其制备方法。
背景技术
自然界中存在大量具有复级结构及特异功能的生物系统，对发明新型功能设备具有启发式的重要意义。例如，研究植物浮叶表面拓扑结构，在界面化学、环境工程等方面具有一定的应用潜力。模拟人类皮肤双层结构，通过仿生制备得到可压缩多功能生物传感器。以捕虫草为生物模型，通过光引发聚合耦合以制备具有交联密度梯度复合水凝胶，具有环境响应性。受动物羽毛、天然贝壳以及蝎子足等多种生物体多级结构的启发，在功能界面、电磁传感、能源环境和生物工程等多个领域有着广泛的应用前景。
仿动物神经纤维结构，耦合细胞生长基质等，在修复周围神经损伤疾病等生物医学工程领域已取得较大进展。目前，人工仿神经结构的研发仍然为该前沿领域热点。生物体的多种生理功能离不开生物电信号的传导，神经纤维是传导神经冲动电信号的结构基质，在集成电子、柔性器件以及生物医药等领域具有极大的应用前景。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种4D打印仿神经纤维材料及其制备方法，其目的在于提供一种电信号传导功能优良的仿神经纤维材料。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种仿神经纤维材料，包括：包括：第一导电层、压电层、第二导电层和绝缘层；
所述压电层沿所述第一导电层的圆周方向包覆于所述第一导电层外侧，所述第二导电层沿所述压电层的圆周方向包覆于所述压电层外侧，所述绝缘层沿所述第二导电层的圆周方向包覆于所述第二导电层外侧。
优选地，形成所述第一导电层和/或所述第二导电层的材料包括第一基质和第二基质；
所述第一基质包括聚吡咯或碳纳米管，所述第二基质包括聚乳酸或聚己内酯。
优选地，所述第一基质与所述第二基质的质量比为(1:100)-(1:10)。
优选地，形成所述压电层的材料包括聚偏氟乙烯和用于增强压电性能的杂化填料。
优选地，所述杂化填料包括炭黑、微晶纤维素、碳纳米管和钛酸钡中的至少一种；
和/或，所述聚偏氟乙烯与所述杂化填料的质量比为(4:1)-(10:1)。
优选地，形成所述绝缘层的材料包括聚乳酸或聚己内酯。
按照本发明的一个方面，还提供一种仿神经纤维材料的制备方法，用于制备上述仿神经纤维材料，包括：
由形成第一导电层的材料配制得到第一溶液；
由形成压电层的材料配制得到第二溶液；
由形成第二导电层的材料配制得到第三溶液；
由形成绝缘层的材料配制得到第四溶液；
由所述第一溶液、所述第二溶液、所述第三溶液和所述第四溶液，采用3D或4D打印技术，制备得到所述仿神经纤维材料。
优选地，将多巴胺单体、所述第一基质和第二基质在碱性条件下混合，所述第一基质与所述第二基质在多巴胺单体自聚合反应条件下，形成共混沉淀物；
将所述共混沉淀物分散于第一有机溶剂中，制备得到所述第一溶液和/或所述第三溶液；
其中，所述第一基质包括聚吡咯或碳纳米管，所述第二基质包括聚乳酸或聚己内酯。
优选地，以重量百分比计，所述共混沉淀物占所述第二溶液的50％-70％；
和/或，所述碱性条件下的pH为8-10。
优选地，将所述聚偏氟乙烯和用于增强压电性能的杂化填料分散于第二有机溶剂中，配制得到所述第二溶液；其中，以重量百分比计，所述聚偏氟乙烯与所述杂化填料占所述第二溶液的50％-70％。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
1、仿神经纤维材料呈由内至外依次为第一导电层、压电层、第二导电层和绝缘层的结构，其结构简单，且具有良好的电信号传导功能，在集成电子、柔性器件以及生物医药等领域都具有良好的应用前景。
2、形成第一导电层和/或第二导电层的材料，采用聚吡咯或碳纳米管，以及聚乳酸或聚己内酯，其导电性能优良；第一基质与第二基质的质量比保持在特定范围，有利于使形成仿神经纤维材料的各具体组成分散均匀，并具有良好的生物相容性和延展加工性能，便于形成更稳定的仿神经纤维材料。
3、压电层包括聚偏氟乙烯和能够增强压电性能的杂化填料，有利于显著提高仿神经纤维材料的压电性能以及电信号传导能力；聚偏氟乙烯和杂化填料的质量比保持在特定范围，能够进一步提高其电信号传导能力，并增强聚偏氟乙烯与杂化填料的混匀效果。
4、将形成第一导电层、压电层、第二导电层和绝缘层的材料分别配置得到溶液，采用3D或4D打印技术制备得到上述仿神经纤维材料，制备过程高效、简单。
5、形成导电层的材料在配制过程中，在多巴胺单体自聚合的条件下，降第一基质和第二基质混合，使得聚多巴胺、第一基质和第二基质能够更好的混合均匀，且具有更强的黏附能力，不仅能够有效增强导电层内部结构的稳定性，还有助于提高导电层分别与压电层和绝缘层之间的黏附能力，形成结构更稳定的仿神经纤维材料。在所配制的溶液中，聚多巴胺、第一基质和第二基质的质量占比保持在特定范围内，能够提高溶液的稳定性和均一性，有利于提高仿神经纤维材料结构的稳定性。
6、形成压电层的材料在配制过程中，在所配制的溶液中，聚偏氟乙烯与杂化填料的质量占比保持在特定范围内，能够提高溶液的稳定性和均一性，有利于提高仿神经纤维材料结构的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种仿神经纤维材料的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种仿神经纤维材料的3D或4D打印装置的进料管道结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-第一导电层，2-压电层，3-第二导电层，4-绝缘层，5-第一进料管道，6-第二进料管道，7-第三进料管道，8-第四进料管道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参见图1所示，本发明实施例提供一种仿神经纤维材料，包括第一导电层1、压电层2、第二导电层3和绝缘层4；压电层2沿压电层2的圆周方向包覆于第一导电层1外侧，第二导电层3沿压电层2的圆周方向包覆于压电层2外侧，绝缘层4沿第二导电层3的圆周方向包覆于第二导电层3外侧。
仿神经纤维材料呈柱体状或类柱体状，由该柱体状结构的圆心，由内向外，依次为第一导电层1、压电层2、第二导电层3和绝缘层4。上述结构的仿神经纤维材料，其结构简单，且具有良好的电信号传导功能，在集成电子、柔性器件以及生物医药等领域都具有良好的应用前景。
其中，第一导电层1和第二导电层3均具有导电性能；压电层2用于在外界作用力下以产生压电效应，或者在外加电场作用下以发生形变。绝缘层4主要用于对第一导电层1、压电层2和第二导电层3起到绝缘保护的作用，避免位于绝缘层4内侧的导电层和压电层2与外界的非正常电性接触，同时，能够保护内层结构，以避免受到损伤。
第一导电层1与第二导电层3的具体组成可相同可不相同，通常二者具有相同的组成。本申请实施例以第一导电层1和第二导电层3的组成相同为例进行说明。
第一导电层1和第二导电层3中的任一导电层包括第一基质和第二基质。其中，第一基质包括聚吡咯或碳纳米管，第二基质包括聚乳酸或聚己内酯。例如，导电层可以包括聚乳酸和聚吡咯，或者包括聚己内酯和聚吡咯，或者包括聚乳酸和碳纳米管等，此处不一一列举。导电层的具体组成采用上述材料，能够有效增强其电信号传导功能；并具有良好的机械强度、生物相容性、延展加工性能等特点，在具优良电信号传导功能的基础上，其结构更稳定，还具有优良的机械加工性能。
进一步地，第一基质与第二基质的质量比为(1:100)-(1:10)。在制备仿神经纤维材料时，配制关于第一基质和第二基质的溶液时，能够更便于形成稳定、均匀的分散相。优选地，第一基质与第二基质的质量比为(1:20)-(1:10)范围时，导电效果增强。即在稳定均匀的分散范围内，第一基质含量越高，导电效果越明显。
在一些实施例中，形成压电层2的材料包括聚偏氟乙烯(简写为PVDF)和用于增强压电性能的杂化填料。压电层2采用包含聚偏氟乙烯与杂化填料的组成，能够在外压作用下产生压电效应。
其中，杂化填料可以是炭黑(简写为CB)、微晶纤维素(简写为MCC)、碳纳米管(简写为CNT)和钛酸钡(简写为BaTiO3)中的至少一种。通过调整杂化填料的种类，能够灵活调整压电层2的压电响应性能。
此外，聚偏氟乙烯与杂化填料之间的质量比保持在(4:1)-(10:1)，能够进一步增强压电层2压电响应性能，并具有良好的生物相容性和延展加工性能，仿神经纤维材料的结构更稳定。优选地，聚偏氟乙烯与杂化填料之间的质量比在(4:1)-(6:1)范围时压电效果更好；即在即在稳定均匀的分散范围内，杂化填料比重越大，压电效果越明显。
在一些实施例中，形成绝缘层4的材料包括聚乳酸或聚己内酯。
在一些实施例中，一种仿神经纤维材料的制备方法，包括：由形成第一导电层1的材料配制得到第一溶液；
由形成压电层2的材料配制得到第二溶液；
由形成第二导电层3的材料配制得到第三溶液；
由形成绝缘层4的材料配制得到第四溶液；
由第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液，采用3D或4D打印技术，制备得到仿神经纤维材料。
参见图2所示，3D或4D打印装置至少具有四个进料管道，各进料管道相互隔开。各进料管道同轴设置，第三进料管道7套设于第四进料管道8内，第二进料管道6套设于第三进料管道7内，第一进料管道5套设于第二进料管道6内。
当配制得到第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液后，第一溶液装入第一进料管道5内，第二溶液装入第二进料管道6内，第三溶液装入第三进料管道7内，第四溶液装入第四进料管道8内。相应地，各进料管道的出口即为打印装置的出口。相应设置对应的打印参数，即可打印得到上述仿神经纤维材料。通过3D或4D打印技术制备仿神经纤维材料，制备工艺简单，能够更准确地控制纤维材料的结构形貌。
在一些实施例中，将多巴胺单体、第一基质和第二基质在碱性条件下混合，第一基质与第二基质在多巴胺单体自聚合反应条件下，形成共混沉淀物；
将共混沉淀物分散于第一有机溶剂中，制备得到第一溶液和/或第三溶液；
其中，第一基质包括聚吡咯或碳纳米管，第二基质包括聚乳酸或聚己内酯。
具体地，形成第一导电层1、压电层2、第二导电层3和绝缘层4的材料参见仿神经纤维材料的具体说明，此处不再赘述。其中，对于第一溶液和第三溶液，本申请实施例中，仍以第一溶液和第三溶液的组成相同为例进行说明。
可以理解的是，第一基质可由形成第一基质的单体单元在一定条件下发生自聚合反应生成。例如，将酸性有机溶剂与去离子水混合，配合得到初始酸性溶液。将引发剂加入到上述初始酸性溶液中，待引发剂完全溶解后，将吡咯在搅拌条件下加入到上述初始酸性溶液中，避光反应0.2-1h，生成大量黑色不溶物。上述黑色不溶物经离心分离、由乙醇溶液充分洗涤，并烘干至恒重，即得到聚吡咯。采用该方法制备得到聚吡咯，以用于形成仿神经纤维材料，能够有效降低成本。
其中，酸性有机溶剂可以是乙酸等有机溶剂，例如，其可采用0.01-0.1M的乙酸溶液作为酸性有机溶剂。初始酸性溶液的pH优选为1-3；pH值越小，越有利于第一基质的单体单元的自聚合反应，所得第一基质的导电率也更大。第一基质的单体单元在自聚合反应时，所采用的引发剂可以是过硫酸铵或三氯化铁等，只要能够使第一基质的单体单元有效自聚合即可。
制备得到第一基质后，将多巴胺单体、第一基质和第二基质分散于碱性溶液中，在多巴胺单体单元自聚合反应的条件下，第一基质、第二基质和所得的聚多巴胺形成由聚多巴胺修饰的第一基质和第二基质组成的共混沉淀物。上述碱性溶液的pH优选为8-10；其中，碱性溶液可以是含有NaOH或KOH等的水溶液。其中，在混合前，可先将第二基质进行研磨处理，以便于形成更稳定的溶液。
得到共混沉淀物后，将共混沉淀物过滤、洗净后，烘干备用。将共混沉淀物分散于第一有机溶剂中。可通过超声处理，以使得共混沉淀物充分分散于第一有机溶剂中，所得溶液即可作为第一溶液和第三溶液。其中，第一有机溶剂可以是二氯甲烷溶液和/或丙酮溶液等。以重量百分比计，共混沉淀物占第一溶液或第三溶液的50％-70％。
多巴胺单体单元在碱性条件发生自聚合反应，其界面能够发生多种相互作用的黏附效果；并且，在自聚合的同时，耦合酚羟基在各个界面的相互作用，增强了第一基质和第二基质颗粒间的界面黏附，能够有效改善导电层与压电层2之间的界面相互作用，提高仿神经纤维材料的结构稳定性。
将聚偏氟乙烯和杂化填料按照预设质量比分散于第二有机溶剂中；可通过超声处理，以使得聚偏氟乙烯和杂化填料稳定、均匀地分散在第二有机溶剂中，制备得到第二溶液备用。其中，第二有机溶剂可以是二氯甲烷溶液和/或N,N-二甲基甲酰胺等，例如可以是体积比为(4:6)-(6:4)的N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液。以重量百分比计，聚偏氟乙烯和杂化填料占第二溶液的50％-70％。
将聚乳酸或聚己内酯分散于第三有机溶剂中；可通过超声处理，以使得聚乳酸或聚己内酯稳定、均匀地分散于有机溶剂中，即配制得到第四溶液。其中，以重量百分比计，聚乳酸或聚己内酯占第四溶液的50％-70％。第三有机溶剂可以是二氯甲烷溶液和/或丙酮溶液等。
第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液配制完成后，将上述各溶液按照仿神经纤维材料的结构设定，装入打印装置对应的进料管道中即可。可以理解的是，在溶液配制过程中，第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂优选采用相同的有机溶剂，能够减少溶剂种类，又能够避免试剂种类过多而产生相互间的不良影响。各溶液的质量浓度保持在适当范围，既能够有利于形成稳定的液相，又便于所制备的仿神经纤维材料快速固化成型。
以下以仿神经纤维材料的具体制备方法为例，对本申请做进一步的详细说明。
实施例1
(1)吡咯单体在酸性水溶液中自聚合为聚吡咯。称取0.3g乙酸溶液加入到100ml去离子水中，搅拌均匀，配制为0.05M乙酸水溶液备用。称取3g过硫酸铵溶于上述50ml乙酸溶液中，完全溶解后，边搅拌边加入5g吡咯单体，避光反应0.5h。反应后的溶液中产生大量黑色不溶物，离心分离，乙醇溶液洗涤3次，50℃下烘干至恒重，制备得到聚吡咯，保存备用；
(2)将0.01mol的多巴胺盐酸盐单体、20g聚乳酸粉末和1g聚吡咯分散于pH＝8.5的碱性水溶液中，搅拌、超声混匀，60℃下反应12h，反应完毕后得到共混沉淀物，经离心分离、去离子水洗2～3次，50℃下烘干保存备用；
(3)将步骤(2)中经聚多巴胺修饰后的聚乳酸和聚吡咯共混沉淀物超声分散于二氯乙烷溶液，超声混匀1h，配制得到第一溶液和第三溶液；其中，以重量百分比计，共混沉淀物占第一溶液或第三溶液的60％；
(4)将质量比为5:1聚偏氟乙烯和BaTiO3溶解分散于体积比为1:1的N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，超声混匀1h，配制得到第二溶液；其中，以重量百分比计，聚偏氟乙烯和BaTiO3占第二溶液的60％；
(5)将聚乳酸溶解于二氯甲烷溶液中，搅拌混匀，制备得到第四溶液；其中，以重量百分比计，聚乳酸占第四溶液的60％；
(6)将所制备得到的第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液分别对应装入到打印装置的四个进料管道中，设置相应的打印参数，制备得到仿神经纤维材料。
实施例2
一种仿神经纤维复合材料，包括以下步骤制备而成：
(1)采用与实施例1相同的方法制备得到聚吡咯；
(2)将0.05mol的多巴胺盐酸盐单体、20g聚己内酯粉末和2g聚吡咯分散于pH＝10的碱性水溶液中，搅拌、超声混匀，60℃下反应12h。反应完毕后得到共混沉淀物，经离心分离、去离子水洗2～3次，50℃下烘干保存备用；
(3)将步骤(2)中经聚多巴胺修饰后的聚己内酯和聚吡咯共混沉淀物超声分散于二氯乙烷溶液中，超声混匀1h，配制得到第一溶液和第三溶液；其中，以重量百分比计，共混沉淀物占第一溶液或第三溶液的50％；
(4)将质量比为4:1的聚偏氟乙烯和微晶纤维素溶解分散于体积比为4:6的N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，超声混匀1h，配制得到第二溶液；其中，以重量百分比计，聚偏氟乙烯和微晶纤维素占第二溶液的60％；
(5)将聚己内酯溶解于二氯乙烷溶液中，搅拌混匀，配制得到第四溶液；其中，以重量百分比计，聚己内酯占第四溶液的60％；
(6)将所制备得到的第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液分别对应装入到打印装置的四个进料管道中，设置相应的打印参数，制备得到仿神经纤维材料。
实施例3
一种仿神经纤维复合材料，包括以下步骤制备而成：
(1)采用与实施例1相同的方法制备得到聚吡咯；
(2)将0.05mol的多巴胺盐酸盐单体、20g聚己内酯粉末和2g聚吡咯分散于pH＝10的碱性水溶液中，搅拌、超声混匀，60℃下反应12h。反应完毕后得到共混沉淀物，经离心分离、去离子水洗2～3次，50℃下烘干保存备用；
(3)将步骤(2)中经聚多巴胺修饰后的聚己内酯和聚吡咯共混沉淀物超声分散于二氯乙烷溶液中，超声混匀1h，配制得到第一溶液和第三溶液；其中，以重量百分比计，共混沉淀物占第一溶液或第三溶液的50％；
(4)将质量比为10:1的聚偏氟乙烯和炭黑溶解分散于体积比为4:6的N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，超声混匀1h，配制得到第二溶液；其中，以重量百分比计，聚偏氟乙烯和炭黑占第二溶液的60％；
(5)将聚己内酯溶解于二氯乙烷溶液中，搅拌混匀，配制得到第四溶液；其中，以重量百分比计，聚己内酯占第四溶液的60％；
(6)将所制备得到的第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液分别对应装入到打印装置的四个进料管道中，设置相应的打印参数，制备得到仿神经纤维材料。
实施例4
一种仿神经纤维复合材料，包括以下步骤制备而成：
(1)采用与实施例1相同的方法制备得到聚吡咯；
(2)将0.05mol的多巴胺盐酸盐单体、20g聚己内酯粉末和2g聚吡咯分散于pH＝10的碱性水溶液中，搅拌、超声混匀，60℃下反应12h。反应完毕后得到共混沉淀物，经离心分离、去离子水洗2～3次，50℃下烘干保存备用；
(3)将步骤(2)中经聚多巴胺修饰后的聚己内酯和聚吡咯共混沉淀物超声分散于二氯乙烷溶液中，超声混匀1h，配制得到第一溶液和第三溶液；其中，以重量百分比计，共混沉淀物占第一溶液或第三溶液的50％；
(4)将质量比为10:1的聚偏氟乙烯和微晶纤维素溶解分散于体积比为4:6的N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，超声混匀1h，配制得到第二溶液；其中，以重量百分比计，聚偏氟乙烯和微晶纤维素占第二溶液的60％；
(5)将聚己内酯溶解于二氯乙烷溶液中，搅拌混匀，配制得到第四溶液；其中，以重量百分比计，聚己内酯占第四溶液的60％；
(6)将所制备得到的第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液分别对应装入到打印装置的四个进料管道中，设置相应的打印参数，制备得到仿神经纤维材料。
实施例5
一种仿神经纤维复合材料，包括以下步骤制备而成：
(1)采用与实施例1相同的方法制备得到聚吡咯；
(2)将0.05mol的多巴胺盐酸盐单体、20g聚己内酯粉末和2g聚吡咯分散于pH＝10的碱性水溶液中，搅拌、超声混匀，60℃下反应12h。反应完毕后得到共混沉淀物，经离心分离、去离子水洗2～3次，50℃下烘干保存备用；
(3)将步骤(2)中经聚多巴胺修饰后的聚己内酯和聚吡咯共混沉淀物超声分散于二氯乙烷溶液中，超声混匀1h，配制得到第一溶液和第三溶液；其中，以重量百分比计，共混沉淀物占第一溶液或第三溶液的50％；
(4)将质量比为10:1的聚偏氟乙烯和碳纳米管溶解分散于体积比为4:6的N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，超声混匀1h，配制得到第二溶液；其中，以重量百分比计，聚偏氟乙烯和碳纳米管占第二溶液的60％；
(5)将聚己内酯溶解于二氯乙烷溶液中，搅拌混匀，配制得到第四溶液；其中，以重量百分比计，聚己内酯占第四溶液的60％；
(6)将所制备得到的第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液分别对应装入到打印装置的四个进料管道中，设置相应的打印参数，制备得到仿神经纤维材料。
实施例6
一种仿神经纤维复合材料，包括以下步骤制备而成：
(1)采用与实施例1相同的方法制备得到聚吡咯；
(2)将0.05mol的多巴胺盐酸盐单体、20g聚己内酯粉末和2g聚吡咯分散于pH＝10的碱性水溶液中，搅拌、超声混匀，60℃下反应12h。反应完毕后得到共混沉淀物，经离心分离、去离子水洗2～3次，50℃下烘干保存备用；
(3)将步骤(2)中经聚多巴胺修饰后的聚己内酯和聚吡咯共混沉淀物超声分散于二氯乙烷溶液中，超声混匀1h，配制得到第一溶液和第三溶液；其中，以重量百分比计，共混沉淀物占第一溶液或第三溶液的50％；
(4)将质量比为10:1的聚偏氟乙烯和钛酸钡溶解分散于体积比为4:6的N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷混合溶液中，超声混匀1h，配制得到第二溶液；其中，以重量百分比计，聚偏氟乙烯和钛酸钡占第二溶液的60％；
(5)将聚己内酯溶解于二氯乙烷溶液中，搅拌混匀，配制得到第四溶液；其中，以重量百分比计，聚己内酯占第四溶液的60％；
(6)将所制备得到的第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液分别对应装入到打印装置的四个进料管道中，设置相应的打印参数，制备得到仿神经纤维材料。
各实施例中所制备的仿神经纤维材料的压电响应如下表所示：
组成 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
压电响应(V) 2 0.8 0.2 1 0.3 4
本发明的仿神经纤维材料及其制备方法，仿神经纤维材料呈由内至外依次为导电层、压电层、导电层和绝缘层的结构，其结构简单，且具有良好的电信号传导功能，在集成电子、柔性器件以及生物医药等领域都具有良好的应用前景。并且，仿神经纤维材料的导电层、压电层和绝缘层材料，能够有效增强其电信号传导功能；并具有良好的机械强度、生物相容性、延展加工性能等特点，在具优良电信号传导功能的基础上，其结构更稳定，还具有优良的机械加工性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿神经纤维材料，其特征在于，包括：第一导电层、压电层、第二导电层和绝缘层；
所述压电层沿所述第一导电层的圆周方向包覆于所述第一导电层外侧，所述第二导电层沿所述压电层的圆周方向包覆于所述压电层外侧，所述绝缘层沿所述第二导电层的圆周方向包覆于所述第二导电层外侧。
2.如权利要求1所述的仿神经纤维材料，其特征在于，形成所述第一导电层和/或所述第二导电层的材料包括第一基质和第二基质；
所述第一基质包括聚吡咯或碳纳米管，所述第二基质包括聚乳酸或聚己内酯。
3.如权利要求2所述的仿神经纤维材料，其特征在于，所述第一基质与所述第二基质的质量比为(1:100)-(1:10)。
4.如权利要求1所述的仿神经纤维材料，其特征在于，形成所述压电层的材料包括聚偏氟乙烯和用于增强压电性能的杂化填料。
5.如权利要求4所述的仿神经纤维材料，其特征在于，所述杂化填料包括炭黑、微晶纤维素、碳纳米管和钛酸钡中的至少一种；
和/或，所述聚偏氟乙烯与所述杂化填料的质量比为(4:1)-(10:1)。
6.如权利要求1所述的仿神经纤维材料，其特征在于，形成所述绝缘层的材料包括聚乳酸或聚己内酯。
7.一种仿神经纤维材料的制备方法，用于制备如权利要求1-6任一项所述的仿神经纤维材料，其特征在于，包括：
由形成第一导电层的材料配制得到第一溶液；
由形成压电层的材料配制得到第二溶液；
由形成第二导电层的材料配制得到第三溶液；
由形成绝缘层的材料配制得到第四溶液；
由所述第一溶液、所述第二溶液、所述第三溶液和所述第四溶液，采用3D或4D打印技术，制备得到所述仿神经纤维材料。
8.如权利要求7所述的仿神经纤维材料的制备方法，其特征在于，将多巴胺单体、所述第一基质和第二基质在碱性条件下混合，所述第一基质与所述第二基质在多巴胺单体自聚合反应条件下，形成共混沉淀物；
将所述共混沉淀物分散于第一有机溶剂中，制备得到所述第一溶液和/或所述第三溶液；
其中，所述第一基质包括聚吡咯或碳纳米管，所述第二基质包括聚乳酸或聚己内酯。
9.如权利要求8所述的仿神经纤维材料的制备方法，其特征在于，以重量百分比计，所述共混沉淀物占所述第二溶液的50％-70％；
和/或，所述碱性条件下的pH为8-10。
10.如权利要求7所述的仿神经纤维材料的制备方法，其特征在于，将所述聚偏氟乙烯和用于增强压电性能的杂化填料分散于第二有机溶剂中，配制得到所述第二溶液；其中，以重量百分比计，所述聚偏氟乙烯与所述杂化填料占所述第二溶液的50％-70％。
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