CN114908473A - 一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法 - Google Patents

一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法：(1)采用熔体近场直写技术制备内层疏水性微米纤维膜；(2)以疏水性纤维膜为接收基材，通过溶液静电纺丝技术制备外层亲水性纳米纤维膜，得到具有单向导湿功能的复合纤维膜。本发明制备的复合膜中的疏水性纤维膜具有梯度孔结构，利用熔体近场直写技术接收板速度与射流速度之间的差异会导致纤维沉积状态不同这一现象，通过控制接收板速度，进而改变每层纤维的沉积形态；又由于纤维沉积形态不同，会导致每层纤维膜孔型、孔径不同。因此，通过动态改变接收板速度可实现孔径在厚度方向上的梯度变化，从而同时满足水分快速透过和防止反向渗透的需要。

Description

一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法
技术领域
本发明属于功能性微纳米复合纤维材料领域，具体涉及了一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法。
背景技术
近年来，功能性纺织品因其能够满足日常生活需求而越来越受到人们的关注。在各种功能性纺织品中，具有单向导湿性能的纺织品由于能够满足运动和装着需求而备受关注。单向导湿织物一般采用双层结构，两侧为具有不对称润湿性的多孔材料，靠近皮肤一侧的内侧疏水层负责将汗液由体表传递到外侧亲水层，同时疏水阻力可抑制汗液的反向渗透。
静电纺丝技术因其制备的纳米纤维具有直径细、比表面积大等特点，在制备单向导湿材料领域占据了主导地位。相关研究表明亲水层孔径在较小的情况下能提供更大的毛细作用，而疏水层孔径则需要较大孔径以让水分快速渗透至亲水层。静电纺丝技术纺出的纤维膜孔径为纳米尺度，若用该技术制备亲水层，可提供更大的毛细力；但若用该技术制备疏水层，则会因其孔太小而不能满足水分快速渗透的需要，在一定程度上限制了单向导湿性能。目前已证明微米尺度的孔结构会表现出较低的疏水阻力，可提高单向导湿速率。熔体近场直写技术制备的膜孔径为微米尺度，能够满足疏水层较大孔径的需要，但较大孔径虽能让水分快速通过，却难以抑制水分的反向渗透。为了解决这一问题，可将孔结构设计为由大孔逐渐变化为小孔的梯度结构，而熔体近场直写技术因具备可精确调控纤维膜孔径及孔型的功能，可实现这一梯度结构的打印。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，针对现有技术中的问题，将熔体近场直写技术与溶液电纺技术结合制备双层微纳米复合纤维膜，采用熔体近场直写技术构筑内层疏水性微米纤维膜，采用溶液静电纺丝技术构筑外层亲水性纳米纤维膜。其中疏水性微米纤维膜具有梯度孔结构，该结构是利用熔体近场直写技术中接收板速度与射流速度之间的差异会导致纤维沉积状态不同来实现的。通过代码精准控制接收板速度变化可控制每层纤维沉积形态的变化；进一步，由于纤维沉积形态不同，会使得每层纤维膜孔型、孔径不同。因此，通过动态改变接收板速度可实现孔径在厚度方向上的梯度变化，从而同时满足水分快速透过和防止反向渗透的需要。该法制备的复合微纳米纤维膜能够提高吸湿效率，从而改善单向导湿性能。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：采用熔体近场直写技术构筑疏水性微米纤维膜内层。由于纤维沉积形态与尺度主要取决于射流速度与接收板速度的相对关系，且接收板速度可实现实时调控，因此可通过调节接收板速度来控制纤维的沉积。当接收板速度小于射流速度时，纤维为线圈结构；当接收板速度等于或大于射流速度时，纤维呈直线结构，且随着接收板速度增大，纤维直径变小。疏水性微米纤维膜以逐层打印方式获得，在打印过程中，将接收板速度由高于射流速度向低于射流速度逐层递减，由此得到的纤维沉积形态由下至上逐层从直线结构变化为线圈结构。由于纤维沉积形态不同，使得每层纤维膜孔型、孔径不同，从而构造出具有梯度孔结构的疏水性微米纤维膜；
步骤二：采用溶液静电纺丝技术制备亲水性纳米纤维膜外层。
优选后，所述步骤一：将疏水性聚合物母粒放入纺丝注射器中加热至熔融状态，使用熔体近场直写技术制备疏水性微米纤维膜。
优选后，所述步骤一：所述的熔体近场直写技术纺丝参数为：熔体加热温度75℃，纺丝电压5kV，气压2bar，不锈钢针头型号25G，接受距离4mm，在上述参数条件下，射流速度为1100mm/min。
优选后，所述步骤一：疏水性聚合物为聚己内酯、聚偏氟乙烯中的一种。
优选后，所述步骤一：接收板速度具体每层以300mm/min的跨度由1500mm/min变化到300mm/min。
优选后，所述步骤一逐层打印的方法为：先将接收板横向与纵向的移动设定为X轴方向与Y轴方向；打印过程中，当射流达到稳定状态后，接收板先沿X轴方向移动，移动距离为预设图案的外部边界尺寸；接着沿Y轴方向移动，移动距离为预设图案的内部间隔尺寸，按照先X轴后Y轴的顺序重复上述X轴和Y轴方向的移动动作，以完成X方向上纤维的接收。随后，更换打印顺序，此时接收板先沿Y轴方向移动，移动距离为预设图案的外部边界尺寸；再沿X轴方向移动，移动距离为预设图案的内部间隔尺寸，按照先Y轴后X轴的顺序重复上述Y轴和X轴方向的移动动作，以完成Y方向上纤维的接收，此时预设图案化结构的一层打印完成，即疏水性微米纤维膜的一层；按照上述打印方法在其上逐层打印其他各层，仅将接收板速度以恒定速度跨度由高于射流速度向低于射流速度逐层递减。
优选后，各层接收板速度为：
第一层中接收板速度为1500mm/min，此速度大于射流速度，射流在电场中被拉伸，使沉积纤维呈直线结构，形成的孔径为预设图案的内部间隔尺寸；
第二层中接收板速度为1200mm/min，此速度大于射流速度，射流被拉伸，沉积纤维仍呈直线结构但纤维直径较第一层粗，使形成的孔径较第一层略有所减小；
第三层中接收板速度为900mm/min，此速度小于射流速度，纤维沉积成正弦状，纤维堆积密度增大，形成的孔径减小；
第四层中接收板速度为600mm/min，此速度小于射流速度，且较于第三层速度有所降低，使得纤维沉积成线圈和曲线的组合图案，纤维堆积密度较第三层增大，形成的孔径进一步减小；
第五层中接收板速度为300mm/min，此速度小于射流速度，较第四层速度有所降低，使得纤维沉积成有规律的线圈结构，纤维堆积密度进一步增大，形成的孔径进一步减小。
优选后，所述步骤二：
将二氧化硅纳米颗粒加入溶剂中超声至均匀分散，加入亲水性的聚合物，用磁力搅拌器搅拌均匀得到纺丝溶液，以步骤一制备的疏水性微米纤维膜作为接收基材，利用溶液静电纺丝设备进行纺丝，在疏水性微米纤维膜上制备一层无序的亲水性纳米纤维膜。
优选后，所述的溶液静电纺丝的参数为：纺丝电压17kV，接受距离15cm，针头型号22G，溶液推进速度0.75mL/h。
优选后，所述步骤二：亲水性聚合物为非水溶性聚合物聚丙烯腈、聚丙烯酸、醋酸纤维素和壳聚糖中的任意一种或两种及以上的组合物。
优选后，所述步骤二：所用溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、二氯甲烷和甲酸中的任意一种或两种及以上的组合物。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明双层膜中的亲水性外层纳米纤维膜通过溶液静电纺丝工艺制备，不同于传统纤维，静电纺丝纤维直径更细，比表面积大，且制备的纤维膜表面粗糙，亲水性有所增强，可形成更强的毛细管作用力，有利于水分快速扩散蒸发，从而实现单向导水和快干性能；
(2)本发明双层膜中的疏水性内层微米纤维膜具有梯度孔结构，该结构是通过调节接受板的速度来实现的，纤维沉积形态自下而上由直线结构逐层变化到线圈结构，这使得每层纤维膜的孔型和孔径有所不同，实现了由小孔到大孔的梯度变化，相比一般的静电纺丝膜，该双层膜具备显著的亲疏水性差异的同时可实现水分从大孔快速通过被亲水性外层吸收，且不会通过小孔反向渗透到内部的功能，能有效抑制出现反向渗透；
(3)本发明双层膜中的疏水性内层微米纤维膜采用熔体近场直写设备制成，通过控制接收板的移动速度，可打印出不同形态的纤维，纤维层层沉积得到纤维膜，所得纤维膜直径均匀；
(4)本发明双层膜中的疏水性内层微米纤维膜贴近皮肤，使用熔体近场直写设备制成，减少溶剂添加的同时减少对人体的伤害。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为步骤一所用的熔体近场直写设备；
图2为步骤二所用的溶液静电纺丝装置；
图3为步骤一所用的熔体近场直写设备在不同接收板速度下纤维沉积状态的电子显微镜图；
图4为实施例1制得的具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜的电镜图；
图5为实施例1制得的具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜的水分扩散位置与时间关系图；
图6为实施例1制得的具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜的含水量与时间关系曲线图。
其中，图1中的序号分别为：1高压电源、2接收板、3纺丝注射器、4陶瓷绝缘罩桶、5导热筒、6加热套圈、7计算机、8气动装置。图2中的序号分别为：9注射泵、10纺丝注射器、11高压电源、12接收板。图6中曲线Ⅰ表示外层(亲水层)含水量与时间关系曲线，曲线Ⅱ(与时间轴重合)表示内层(疏水层)含水量与时间关系曲线。
具体实施方式
本发明旨在提供一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，将熔体近场直写与溶液电纺技术结合制备双层微纳米复合纤维膜，分别采用熔体近场直写技术构筑疏水性内层，以及溶液静电纺丝技术构筑亲水性外层。
熔体近场直写设备包括挤压聚合物的气动装置8、熔体纺丝用纺丝注射器3、拉伸形成射流的高压电源1，加热聚合物至熔融状态的导热筒5与加热套圈6、可移动的接收板2、可绝缘隔热的陶瓷绝缘罩桶4以及控制用计算机7。其中接收板2与滑台连接，用计算机控制，通过精准控制接收板2运动以打印出预设图案。同一参数条件下，当接收板2的速度不同时，纤维沉积的形态也会有一定的变化。当接收板速度小于射流速度时，纤维为线圈结构；当接收板速度等于或大于射流速度时，纤维呈直线结构，且随着接收板速度增大，纤维直径变小。因此可以通过调节接收板2的速度来使纤维呈现不同形态，由于纤维沉积形态不同，导致每层纤维膜孔型、孔径不同，以此实现在厚度方向上孔径由小到大的变化。
溶液静电纺丝装置包括挤压聚合物的注射泵9、溶液纺丝用的纺丝注射器10、拉伸形成射流的高压电源11以及接收板12。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
步骤一：将疏水性聚己内酯母粒放入纺丝注射器3中加热至熔融状态，使用熔体近场直写技术制备疏水性微米纤维膜。
设定熔体加热温度为75℃，纺丝电压为5kV，气压为2bar，不锈钢针头型号为25G，接受距离为4mm，在上述参数条件下，射流速度为1100mm/min。
步骤二：将二氧化硅纳米颗粒加入N,N-二甲基甲酰胺中超声至均匀分散，随后加入亲水性的聚丙烯腈，用磁力搅拌器搅拌均匀得到溶质质量分数为12wt％、混有2.0wt％二氧化硅纳米颗粒的纺丝溶液，以步骤一制备的疏水性微米纤维膜作为接收基材，利用溶液静电纺丝设备进行纺丝，在疏水性微米纤维膜上制备一层无序的亲水性纳米纤维膜；其中，纺丝电压为17kV，接受距离为15cm，针头型号为22G，溶液推进速度为0.75mL/h。
熔体近场直写打印过程中，仅改变接收板2的速度，以相同速度跨度由高于射流速度向低于射流速度逐层递减，其中第一层接收板2速度为1500mm/min，此速度大于射流速度，射流在电场中被拉伸，使沉积纤维呈直线结构，形成的孔径为预设图案的内部间隔尺寸300μm。运动过程如下：先将接收板2横向与纵向的移动设定为X轴方向与Y轴方向；打印过程中，当射流达到稳定状态后，接收板2先沿X轴方向移动，移动距离为6cm；接着沿Y轴方向移动，移动距离为300μm，按照先X轴后Y轴的顺序重复上述X轴和Y轴方向的移动动作，以完成X方向上纤维的接收。随后，更换打印顺序，此时接收板2先沿Y轴方向移动，移动距离为6cm；再沿X轴方向移动，移动距离为300μm，按照先Y轴后X轴的顺序重复上述Y轴和X轴方向的移动动作，以完成Y方向上纤维的接收，此时预设图案化结构的一层打印完成，即疏水性微米纤维膜的一层；
按照上述打印方法在第一层上打印第二层，其中第二层中接收板2速度为1200mm/min，此速度大于射流速度，射流被拉伸，沉积纤维仍呈直线结构但纤维直径较第一层粗，使形成的孔径较第一层略有所减小；
按照上述打印方法打印第三层，其中第三层中接收板2速度为900mm/min，此速度小于射流速度，纤维沉积成正弦状，纤维堆积密度增大，形成的孔径减小；
按照上述打印方法打印第四层，其中第四层中接收板2速度为600mm/min，此速度小于射流速度，且较于第三层速度有所降低，使得纤维沉积成线圈和曲线的组合图案，纤维堆积密度较第三层增大，形成的孔径进一步减小；
按照上述打印方法打印第五层，其中第五层中接收板2速度为300mm/min，此速度小于射流速度，较第四层速度有所降低，使得纤维沉积成有规律的线圈结构，纤维堆积密度进一步增大，形成的孔径进一步减小。
纤维沉积形态由下至上从直线结构变化为线圈结构，由于纤维沉积形态不同，导致每层纤维膜孔型、孔径不同，由此构造出具有梯度孔结构的疏水性微米纤维膜，膜最终厚度为125μm，该膜与亲水性纳米纤维膜结合得到具有亲疏水差异的双层膜。
由此获得所述一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜，根据GB/T21655.2-2009测试该膜沿疏水层向亲水层的液态水动态传递综合指数为0.83，沿亲水层向疏水层的液态水动态传递综合指数为0.1。依据GB/T12704.2-2009正杯法测试该膜透湿量为4862g/m2/d。沿疏水层向亲水层突破压基本为0，亲水层向疏水层的突破压为45mm水柱。
实施例2
步骤一：将疏水性聚己内酯母粒放入纺丝注射器3中加热至熔融状态，使用熔体近场直写技术制备疏水性微米纤维膜。
设定熔体加热温度为75℃，纺丝电压为5kV，气压为2bar，不锈钢针头型号为25G，接受距离为4mm，在上述参数条件下，射流速度为1100mm/min。
步骤二：将二氧化硅纳米颗粒加入N,N-二甲基甲酰胺中超声至均匀分散，随后加入亲水性的聚丙烯腈，用磁力搅拌器搅拌均匀得到溶质质量分数为12wt％、混有2.0wt％二氧化硅纳米颗粒的纺丝溶液，以步骤一制备的疏水性微米纤维膜作为接收基材，利用溶液静电纺丝设备进行纺丝，在疏水性微米纤维膜上制备一层无序的亲水性纳米纤维膜；其中，纺丝电压为17kV，接受距离为15cm，针头型号为22G，溶液推进速度为0.75mL/h。
熔体近场直写打印过程中，仅改变接收板2的速度，以相同速度跨度由高于射流速度向低于射流速度逐层递减，其中第一层接收板2速度为1500mm/min，此速度大于射流速度，射流在电场中被拉伸，使沉积纤维呈直线结构，形成的孔径为预设图案的内部间隔尺寸400μm。运动过程如下：先将接收板2横向与纵向的移动设定为X轴方向与Y轴方向；打印过程中，当射流达到稳定状态后，接收板2先沿X轴方向移动，移动距离为6cm；接着沿Y轴方向移动，移动距离为400μm，按照先X轴后Y轴的顺序重复上述X轴和Y轴方向的移动动作，以完成X方向上纤维的接收。随后，更换打印顺序，此时接收板2先沿Y轴方向移动，移动距离为6cm；再沿X轴方向移动，移动距离为400μm，按照先Y轴后X轴的顺序重复上述Y轴和X轴方向的移动动作，以完成Y方向上纤维的接收，此时预设图案化结构的一层打印完成，即疏水性微米纤维膜的一层；
按照上述打印方法在第一层上打印第二层，其中第二层中接收板2速度为1200mm/min，此速度大于射流速度，射流被拉伸，沉积纤维仍呈直线结构但纤维直径较第一层粗，使形成的孔径较第一层略有所减小；
按照上述打印方法打印第三层，其中第三层中接收板2速度为900mm/min，此速度小于射流速度，纤维沉积成正弦状，纤维堆积密度增大，形成的孔径减小；
按照上述打印方法打印第四层，其中第四层中接收板2速度为600mm/min，此速度小于射流速度，且较于第三层速度有所降低，使得纤维沉积成线圈和曲线的组合图案，纤维堆积密度较第三层增大，形成的孔径进一步减小；
按照上述打印方法打印第五层，其中第五层中接收板2速度为300mm/min，此速度小于射流速度，较第四层速度有所降低，使得纤维沉积成有规律的线圈结构，纤维堆积密度进一步增大，形成的孔径进一步减小。
纤维沉积形态由下至上从直线结构变化为线圈结构，由于纤维沉积形态不同，导致每层纤维膜孔型、孔径不同，由此构造出具有梯度孔结构的疏水性微米纤维膜，膜最终厚度为124μm，该膜与亲水性纳米纤维膜结合得到具有亲疏水差异的双层膜。
由此获得所述一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜，根据GB/T21655.2-2009测试该膜沿疏水层向亲水层的液态水动态传递综合指数为0.83，沿亲水层向疏水层的液态水动态传递综合指数为0.25。依据GB/T12704.2-2009正杯法测试该膜透湿量为5021g/m2/d。沿疏水层向亲水层突破压基本为0，亲水层向疏水层的突破压为28mm水柱。
实施例3
步骤一：将疏水性聚己内酯母粒放入纺丝注射器3中加热至熔融状态，使用熔体近场直写技术制备疏水性微米纤维膜。
设定熔体加热温度为75℃，纺丝电压为5kV，气压为2bar，不锈钢针头型号为25G，接受距离为4mm，在上述参数条件下，射流速度为1100mm/min。
步骤二：将二氧化硅纳米颗粒加入N,N-二甲基甲酰胺中超声至均匀分散，随后加入亲水性的聚丙烯腈，用磁力搅拌器搅拌均匀得到溶质质量分数为12wt％、混有2.0wt％二氧化硅纳米颗粒的纺丝溶液，以步骤一制备的疏水性微米纤维膜作为接收基材，利用溶液静电纺丝设备进行纺丝，在疏水性微米纤维膜上制备一层无序的亲水性纳米纤维膜；其中，纺丝电压为17kV，接受距离为15cm，针头型号为22G，溶液推进速度为0.75mL/h。
熔体近场直写打印过程中，仅改变接收板2的速度，以相同速度跨度由高于射流速度向低于射流速度逐层递减，其中第一层接收板2速度为1500mm/min，此速度大于射流速度，射流在电场中被拉伸，使沉积纤维呈直线结构，形成的孔径为预设图案的内部间隔尺寸500μm。运动过程如下：先将接收板2横向与纵向的移动设定为X轴方向与Y轴方向；打印过程中，当射流达到稳定状态后，接收板2先沿X轴方向移动，移动距离为6cm；接着沿Y轴方向移动，移动距离为500μm，按照先X轴后Y轴的顺序重复上述X轴和Y轴方向的移动动作，以完成X方向上纤维的接收。随后，更换打印顺序，此时接收板2先沿Y轴方向移动，移动距离为6cm；再沿X轴方向移动，移动距离为500μm，按照先Y轴后X轴的顺序重复上述Y轴和X轴方向的移动动作，以完成Y方向上纤维的接收，此时预设图案化结构的一层打印完成，即疏水性微米纤维膜的一层；
按照上述打印方法在第一层上打印第二层，其中第二层中接收板2速度为1200mm/min，此速度大于射流速度，射流被拉伸，沉积纤维仍呈直线结构但纤维直径较第一层粗，使形成的孔径较第一层略有所减小；
按照上述打印方法打印第三层，其中第三层中接收板2速度为900mm/min，此速度小于射流速度，纤维沉积成正弦状，纤维堆积密度增大，形成的孔径减小；
按照上述打印方法打印第四层，其中第四层中接收板2速度为600mm/min，此速度小于射流速度，且较于第三层速度有所降低，使得纤维沉积成线圈和曲线的组合图案，纤维堆积密度较第三层增大，形成的孔径进一步减小；
按照上述打印方法打印第五层，其中第五层中接收板2速度为300mm/min，此速度小于射流速度，较第四层速度有所降低，使得纤维沉积成有规律的线圈结构，纤维堆积密度进一步增大，形成的孔径进一步减小。
纤维沉积形态由下至上从直线结构变化为线圈结构，由于纤维沉积形态不同，导致每层纤维膜孔型、孔径不同，由此构造出具有梯度孔结构的疏水性微米纤维膜，膜最终厚度为122μm，该膜与亲水性纳米纤维膜结合得到具有亲疏水差异的双层膜。
由此获得所述一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜，根据GB/T21655.2-2009测试该膜沿疏水层向亲水层的液态水动态传递综合指数为0.82，沿亲水层向疏水层的液态水动态传递综合指数为0.22。依据GB/T12704.2-2009正杯法测试该膜透湿量为5324g/m2/d。沿疏水层向亲水层突破压基本为0，亲水层向疏水层的突破压为23mm水柱。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：采用熔体近场直写技术构筑疏水性微米纤维膜内层；由于纤维沉积形态与尺度主要取决于射流速度与接收板速度的相对关系，且接收板速度可实时调控，因此可通过调节接收板速度来控制纤维的沉积；当接收板速度小于射流速度时，纤维为线圈结构；当接收板速度等于或大于射流速度时，纤维呈直线结构，且随着接收板速度增大，纤维直径变小；疏水性微米纤维膜以逐层打印方式获得，在打印过程中，将接收板速度由高于射流速度向低于射流速度逐层递减，由此得到的纤维沉积形态由下至上逐层从直线结构变化为线圈结构；由于纤维沉积形态不同，使得每层纤维膜孔型、孔径不同，从而构造出具有梯度孔结构的疏水性微米纤维膜；
步骤二：采用溶液静电纺丝技术制备亲水性纳米纤维膜外层。
2.根据权利要求1所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤一中将疏水性聚合物母粒放入纺丝注射器中加热至熔融状态，使用熔体近场直写技术制备疏水性微米纤维膜。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤一中熔体近场直写技术的纺丝参数为：熔体加热温度70～180℃，纺丝电压4～5kV，气压1.5～2.5bar，不锈钢针头型号25～27G，接受距离3～4mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤二中将二氧化硅纳米颗粒加入溶剂中超声至均匀分散，随后加入亲水性的聚合物，用磁力搅拌器搅拌均匀得到纺丝溶液，以步骤一制备的疏水性微米纤维膜作为接收基材，利用溶液静电纺丝设备进行纺丝，在疏水性微米纤维膜上制备一层无序的亲水性纳米纤维膜。
5.根据权利要求1或4所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述的溶液静电纺丝的参数为：纺丝电压8～17kV，接受距离15～20cm，溶液推进速度0.2～5mL/h。
6.根据权利要求1或3所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤一中接收板速度由高于射流速度向低于射流速度逐层递减，每层以100-300mm/min的差值变化。
7.根据权利要求1所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤一中逐层打印的方法为：先将接收板横向与纵向的移动设定为X轴方向与Y轴方向；打印过程中，当射流达到稳定状态后，接收板先沿X轴方向移动，移动距离为预设图案的外部边界尺寸；接着沿Y轴方向移动，移动距离为预设图案的内部间隔尺寸，按照先X轴后Y轴的顺序重复上述X轴和Y轴方向的移动动作，以完成X方向上纤维的接收；随后，更换打印顺序，此时接收板先沿Y轴方向移动，移动距离为预设图案的外部边界尺寸；再沿X轴方向移动，移动距离为预设图案的内部间隔尺寸，按照先Y轴后X轴的顺序重复上述Y轴和X轴方向的移动动作，以完成Y方向上纤维的接收，此时预设图案化结构的一层打印完成，即疏水性微米纤维膜的一层；按照上述打印方法逐层打印，每层仅改变接收板速度。
8.根据权利要求1或6所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤一中各层接收板速度设定方法以及沉积纤维形态为：
第一层中设定接收板速度大于射流速度，射流在电场中被拉伸，使沉积纤维呈直线结构，形成的孔径为预设图案的内部间隔尺寸；
第二层中设定接收板速度接近但仍大于射流速度，射流被拉伸，沉积纤维仍呈直线结构但纤维直径较第一层粗，使形成的孔径较第一层有所减小；
第三层中设定接收板速度小于射流速度，且使纤维沉积成正弦结构，纤维堆积密度增大，形成的孔径减小；
第四层中设定接收板速度小于射流速度，较第三层速度有所降低，且使纤维沉积成圈和曲线的组合图案，纤维堆积密度较第三层增大，形成的孔径进一步减小；
第五层中设定接收板速度小于射流速度，较第四层速度有所降低，且使纤维沉积成有规律的线圈结构，纤维堆积密度进一步增大，形成的孔径进一步减小。
9.根据权利要求1或7所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤一中的逐层打印方法还包括先打印Y轴方向，再打印X轴方向。
10.根据权利要求要求1或7所述的一种具有梯度孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于：所述步骤一在打印过程中，电压、气压、接受距离的数值保持不变，仅改变程序代码中的接收板速度。
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