CN115637588A

CN115637588A - 光热驱动自传感型多层级微纳米纤维、制备方法及应用

Info

Publication number: CN115637588A
Application number: CN202211410827.0A
Authority: CN
Inventors: 罗洪盛; 申伟; 苏俊兆; 吴少英; 吴嘉华; 马涔槐
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2042-11-11
Also published as: CN115637588B

Abstract

本发明公开了一种光热驱动自传感型多层级微纳米纤维、制备方法及应用，属于柔性驱动器领域，所述多层级微纳米纤维的基底为具有微纳米纤维结构的形状记忆聚氨酯柔性纤维膜，所述多层级微纳米纤维是将形状记忆聚氨酯原纤经过多巴胺改性后与酸化碳纳米管纤维复合，通过电机的加捻作用形成一系列串联的螺旋状纤维束。本发明的多层级微纳米纤维力学强度大，弹性高，稳定性好，光热效率高，光热响应速度快，并可根据不同应变反馈不同电阻值信号变化，在0~100%应变下，电阻率最大可达460%；在40~120 mW/cm²的红外光辐照强度照射下，多层级微纳米纤维的表面温度可在8s内快速达到最高95℃以上并可反馈驱动过程中电阻率变化。

Description

光热驱动自传感型多层级微纳米纤维、制备方法及应用

技术领域

本发明属于柔性驱动器领域，涉及传感器以及驱动器交叉领域，具体涉及一种可快速进行光热响应驱动自传感的多层级微纳米纤维制备方法及其用途。

背景技术

随着科技的快速发展，智能材料在软体机器人、人机交互，柔性穿戴电子设备等领域的重要性，而受到越来越多的关注和研究。作为智能材料最重要的分支之一，形状记忆聚合物具有形变量大、质量轻、体积小、生物可降解、易加工制造等诸多优点。形状记忆聚合物可在一定条件作用下可变形并固定临时形变，并在外部刺激下恢复形状。根据刺激类型可分为：电响应型，光响应型，湿度响应型，磁响应型等。而光响应型的柔性驱动器具有无需连接可控的优点，即使驱动器的尺寸很小也能够对其进行远程控制，因此吸引了广泛的研究者的注意。光响应材料基于其吸光特性，可将捕获的光信号转换成其他类型的能量；因此引入吸光纳米材料是实现光刺激响应最常见的手段之一。具有一定光吸收波长的导电纳米材料可以增加对光的吸收并转化为热能，进一步传递给聚合物基体，使材料升温完成驱动自传感。

随着光刺激响应型形状记忆聚合物材料的不断发展，各种各样的光响应薄膜不断被设计出来，并在致动器、传感器等领域中占据着重要的地位。未来的发展不仅对响应性能提出了更高的要求，同时也驱动着材料向多功能化方向发展。在目前的研究中，专利CN112981653A公开了一种非对称结构刺激响应纱线及其制备方法，纱线在刺激响应过程中只具备单一的驱动功能，并未能很好地与传感单元相结合；专利CN110567359A公开了一种基于形状记忆的多重刺激自传感软体驱动器及其制备方法，虽然有效地将驱动单元与传感单元相结合，但由于形状记忆聚氨酯拉伸过中的应力滞后现象所带来电阻率逐渐增大的现象并未得到较好解决。因此人们更趋向于研究具有优异柔韧性，可以伸缩，任意弯曲，体积小并且具有传感功能的纤维膜。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的一在于提供一种光热驱动自传感型多层级微纳米纤维，目的二在于提供上述多层级微纳米纤维的制备方法，目的三在于提供上述多层级微纳米纤维的应用。本发明所述方法成本低廉、工艺简单，制备的可光热驱动自传感型多层级微纳米纤维回弹性高、光热转换率快。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案如下：

第一方面，一种光热驱动自传感型多层级微纳米纤维，所述多层级微纳米纤维是将复合型原纤通过加捻作用形成的一系列串联的螺旋状纤维束，其基底为具有微纳米纤维结构的形状记忆聚氨酯柔性纤维膜；通过两步法制备所得：

第一步，通过两步改性法对柔性纤维膜基底进行改性，使其原纤附着有聚多巴胺层和微纳米级的酸化碳纳米管纤维；

第二步，将经第一步改性后的纤维膜通过加捻并经过高温固定临时形状制得多层级微纳米纤维；

上述第一步中，所述的柔性纤维膜基底是将形状记忆聚合物通过静电纺丝制备而得；所述的形状记忆聚合物包括热塑性形形状记忆聚氨酯；

所述的聚多巴胺层为样品浸泡在弱碱性环境下盐酸多巴胺溶液里面所形成；

所述的酸化碳纳米管为经过硝酸及硫酸的混合酸酸化处理后的纳米管；

上述第二步中，所述的加捻条件是将样品固定在电机下并通过加捻一定圈数随后进行高温固定形状处理。

第二方面，上述光热驱动自传感型多层级微纳米纤维的制备方法，包括下述步骤：

(1)将形状记忆聚氨酯加热熔融，溶于有机溶剂中，得到静电纺丝前驱体溶液；

(2)将静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，得到具有多孔的微纳米纤维结构的柔性纤维膜基底；

(3)将盐酸多巴胺溶于去离子水中，并加入氨水，得到弱碱性盐酸多巴胺溶液；

(4)将柔性纤维膜基底浸泡在弱碱性盐酸多巴胺溶液中，搅拌，随后取出干燥，得到多巴胺改性后的柔性纤维膜基底；

(5)将碳纳米管加入硝酸与硫酸的混合溶液中，加热搅拌，随后将其过滤，洗涤，离心，得到酸化碳纳米管，随后将所述酸化纳米管加入至乙醇溶液中，得到酸化碳纳米管悬浮液；

(6)将多巴胺改性后的柔性纤维膜浸泡在酸化碳纳米管悬浮液中进行超声，使碳纳米管均匀地附着于纤维膜表面，干燥后裁剪得到未进行加捻的多层级微纳米纤维初始样品；

(7)将初始样品通过电机设定不同圈数进行加捻，随后将加捻后的样品进行高温固定形状处理，得到光热驱动自传感型多层级微纳米纤维。

优选地，步骤(1)所述的形状聚氨酯为热塑性形状记忆聚氨酯，结晶熔融温度为40～60℃，分子量范围为50000～100000。

优选地，步骤(1)所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃或二氯甲烷中的至少一种。

优选地，步骤(1)所述的静电纺丝前驱体溶液的质量浓度为10～30％。

优选地，步骤(2)所述的静电纺丝的工艺参数为：施加总电压为10～15kV，推注速度为0.1～0.2mm/min，接收距离为10～15cm，接收速度在100～200r/min，推注行程在0～50mm，纺丝器内部温度在25℃～35℃，即可获得多孔的具有微纳米纤维结构的柔性基底纤维膜。

优选地，步骤(3)所述的弱碱性盐酸多巴胺溶液的密度单位为2～5g/L、pH值在7～9；优选地，步骤(4)所述的搅拌时间为10～24小时。

优选地，步骤(5)所述酸化碳纳米管悬浮液的浓度为5～10mg/ml。

优选地，步骤(6)所述的进行超声，其超声时长为10～120min。

优选地，步骤(6)所述的裁剪样品，其长度为60～100mm，宽度为2～2.5mm。

优选地，步骤(7)所述的加捻圈数为0～200圈，维持加捻后形状并在80℃～100℃的温度下6小时后取出，缓慢冷却至室温，即可得到多层级微纳米纤维。

第三方面，所述的光热响应自传感型多层级微纳米纤维的用途，主要应用于软体机器人，柔性电子设备等；通过应变监测出其电信号输出，并可通过光能与机械能转变实现远程驱动。

本发明的工作原理是：(1)聚多巴胺可以很容易地吸附在所有类型基底上，且聚多巴胺表面含有大量的亲水基团如氨基和羟基，可以极大地提高纳米杂化物质的吸附量。(2)酸化碳纳米管是一维的同轴圆管微纳米材料，长径比大，具有优异的导电性及红外光吸收性 (3)复合型原纤由形状记忆聚合物原纤和碳纳米管纤维两者经过化学或者物理手段进行表面处理复合，相互之间具有强氢键作用力，结合力强(4)酸化碳纳米管表面含有大量的羧基，与多巴胺的羟基和氨基之间也会有强氢键作用，使得碳纳米管在强氢键作用下不易从纤维脱落。(4)相较于初始的平面纤维结构，加捻结构赋予材料更大的力学性能及弹性，可以提升柔性驱动器的杨氏模量，并减少拉伸恢复由于形状记忆聚合物本身形状记忆效应带来的滞后现象。(5)通过聚多巴胺的生长以及酸化碳纳米管的超声锚定，使得多层级微纳米纤维具有优异的导电性能，在拉伸的过程中，该多层级微纳米纤维可以稳定重复进行电信号输出。(6)得益于多巴胺以及碳纳米管优异的红外光吸收效应，可以将光能转化为热能进行耗散，在红外光照射过程中，可提高表面温度直至达到所需要的驱动温度。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明制备工艺简单，所选用的纳米填料价格低廉。酸化碳纳米管纤维的附着及纤维膜的加捻结构有效增加多层级微纳米纤维的力学性能，增加了纤维本身的弹性，减少由于形状记忆聚合物本身的形状记忆效应带来的滞后现象，并赋予其优异的电学传感性能及驱动性能，实现驱动传感一体化。

(2)本发明基于静电纺丝获得微纳米的多孔柔性纤维膜，极大的孔径比有利于聚多巴胺的原位生长，提升纤维膜的粗糙度，提高了纤维膜对碳基微纳米材料的附着量。

(3)本发明的多层级微纳米纤维是将形状记忆聚氨酯原纤和碳纳米管纤维两种原纤进行复合，并在加捻作用下形成一系列螺旋状纤维束所构成，纤维结构构筑稳定，内部导电结构不易被破坏，且耐磨性好。

(4)本发明的光热驱动自传感型多层级微纳米纤维传感响应时间快，可精确检测在 100％应变电阻值变化大小。

(5)本发明的光热驱动自传感型多层级微纳米纤维与现有光热响应驱动器专利对比其光热转化效率更高，光热响应速度更快，在40～120mW/cm²的近红外光辐射强度刺激下，仿生纤维的表面温度可在8s内快速达到95℃以上，并可反馈驱动过程中电阻值信号变化。

附图说明

图1为光热驱动自传感型多层级微纳米纤维的制备流程示意图。

图2为多层级微纳米纤维的扫描电镜图，其中，图a(左上)、b(右上)为棕色多层级微纳米纤维膜的表面及单根纤维形貌图；图c(左下)、d(右下)为加捻100圈下多层级微纳米纤维膜表面及单根纤维形貌图。

图3为多层级微纳米纤维的应力-应变关系示意图。

图4为多层级微纳米纤维在不同加捻度下100％应变下的电阻值变化示意图。

图5为多层级微纳米纤维在不同光照条件下的温度时间关系图。

图6为多层级微纳米纤维在红外光照射下驱动自传感示意图。

具体实施方式

本发明提供一种多层级微纳米纤维及其制备方法，纤维是由复合型原纤在加捻作用下形成一系列螺旋状纤维束串联构成，具有快速的光热制动性和自传感性能。

本发明采用的材料有形状记忆聚氨酯，盐酸多巴胺和酸化碳纳米管等，其中形状记忆聚氨酯原纤作为柔性基底，赋予材料一定的弹性以及形状记忆功能；聚多巴胺作为原纤的改性填料，赋予材料优异的光热转换性能，提升纤维膜表面粗糙度并提升对碳基纳米材料的附着量；酸化碳纳米管纤维作为导电填料，赋予多层级微纳米纤维优异的导电性能以及光热转换性能；当外界温度高于聚氨酯的结晶熔融温度时，或在特定辐射强度照射下累积的热量超过临界值时，多层级微纳米纤维可触发形状记忆行为，驱动过程中，电信号随着应变的不同反馈出不同的变化。

本发明通过将多层级微纳米纤维进行加捻，加捻结构可以提高多层级微纳米纤维的力学强度，并增加其弹性范围，减少拉伸过程中由于形状记忆聚合物本身形状记忆效应带来的应力滞后现象。

复合型原纤是由两种纳米级原纤构成，包括静电纺丝形状记忆聚合物原纤和碳纳米管纤维，其两种纤维经过物理和化学手段进行表面处理，相互之间产生强的氢键作用力。

原纤结构是将静电纺丝形状记忆聚合物原纤表面进行多巴胺的原位聚合，然后超声锚定一层经过酸化改性过的碳纳米管纤维，并在加捻的作用下进而形成复合型纤维束。

所述静电纺丝条件为电压为10～15kV，推注速度为0.1～0.2mm/min，接收距离为10～ 15cm，接收速度在100～200r/min，推注行程在0～50mm。

将多孔网状的静电纺丝形状记忆聚合物膜，浸泡于浓度为2～5g/L，PH为7～9的盐酸多巴胺溶液中10～24小时。然后将多巴胺处理过的纤维膜浸泡在预制的5～10mg/ml的酸化处理的碳纳米管分散液中，超声锚定10～120分钟后取出干燥。

将复合型原纤两端固定至电机，加捻圈数设定为0～200圈，维持加捻后形状并在80℃～100℃的温度下6小时后取出，缓慢冷却至室温，即可得到多层级微纳米纤维。

所述的多层级微纳米纤维，在0～100％应变下，电阻率变化为0～460％。

所述的多层级微纳米纤维，在40～120mW/m²的红外光照射下，光热效应升温范围为 50～100℃。

所述的多层级微纳米纤维，在预拉伸20％并固定形变的情况下，可通过非接触光热驱动，并且由其自身的电信号变化实现实时传感，电阻率的变化值在0～35％之间。

为了便于理解本发明，下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。

除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语属于本发明的技术领域常用的专业术语，与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在限制本发明。

在本申请中，根据多层级微纳米纤维的加捻程度将样品命名为CP-X，其中X表示纺丝纤维加捻圈数。

实施例1

(1)将高分子形状记忆聚氨酯(SMPU)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，形成高分子溶液(高分子溶液的浓度为高分子的质量：有机溶剂的质量＝20％)。设置静电纺丝条件：电压为 15kV，高分子溶液挤出速度为0.15ml/min，滚筒为转速100r/min，纺丝距离为15cm，通过静电纺丝方法可制备出具有微纳米结构的多孔纤维膜，如图2所示，有利于多巴胺的改性及导电物质填充。

(2)配制2g/L的盐酸多巴胺水溶液，滴加氨水调节盐酸多巴胺水溶液PH至8，此时溶液呈棕色。

(3)通过两步改性法对初始纤维膜进行改性。将初始纤维膜浸泡在盐酸多巴胺溶液中搅拌12h，取出干燥后，纤维膜呈棕色。将纤维膜浸泡在10mg/ml的酸化碳纳米管溶液中超声1小时，取出干燥后将其裁剪成60mm*2mm长条状，反复加热进行30％拉伸并恢复至初始形状。即可得到黑色多层级微纳米纤维。

(4)用电子万能试验机将初始多层级微纳米纤维两端固定，对样品进行拉伸测试其断裂伸长率，拉伸距离设定为36cm，拉伸速率为10mm/min，测试结果如图3所示，从图分析得到初始多层级微纳米纤维样品断裂应力为7.5MPa，此时断裂伸长率为346％。

(5)用电子万能试验机将初始多层级微纳米纤维两端固定，采用台式数字万用变测试拉伸过程中电阻值大小变化。测试距离设置36mm，设定拉伸距离为36mm，测试在拉伸过程中电阻值变化，测试结果如图4所示，可以看到多层级微纳米纤维随着应变的增加，可以实时反馈出相应的电阻变化值，当应变为100％时，电阻变化值为460％。

(6)图5为本实施例所得的光热驱动自传感型多层级微纳米纤维在不同光照强度下样品表面温度随光照时间变化的曲线。可以看到多层级微纳米纤维随着光照强度的增加，具有更快的光热转换效率以及可以达到更高的表面温度，多层级微纳米纤维的表面温度可在 8s内快速达到最高95℃以上，反映出其优异的光热响应性能。

实施例2

(1)先将高分子形状记忆聚氨酯(SMPU)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，形成高分子溶液(高分子溶液的浓度为高分子的质量：有机溶剂的质量＝15％)。设置静电纺丝条件：电压为15kV，高分子溶液挤出速度为0.15ml/min，滚筒转速为100r/min，纺丝距离为15cm，通过静电纺丝方法可制备出具有微纳米结构的多孔纤维膜，如图2所示，有利于多巴胺的改性及碳纳米管纤维的复合，方便后续加捻实现。

(3)制备流程如图1所示，通过两步改性法对初始纤维膜进行改性。将初始纤维膜浸泡在盐酸多巴胺溶液中搅拌12h，取出干燥后，纤维膜呈深棕色。随后将其浸泡在10mg/ml的酸化碳纳米管溶液中超声1小时，将纤维膜裁剪成60mm*2mm长条状，反复加热进行30％拉伸并恢复至初始形状。

(4)使用电机将两端夹紧，进行加捻，加捻圈数为50圈，加捻样品置于80℃环境下放置12小时固定此形状，即可得CP-50多层级微纳米纤维。

(5)用电子万能试验机将CP-50多层级微纳米纤维两端固定，对样品进行拉伸测试其断裂伸长率，拉伸距离设定为36cm，拉伸速率为10mm/min，测试结果如图3所示，从图分析得到CP-50多层级微纳米纤维样品断裂应力为16.9MPa，此时断裂伸长率为255％。

(6)用电子万能试验机将CP-50多层级微纳米纤维两端固定，采用台式数字万用表测试拉伸过程中电阻值大小变化。测试距离设置36mm，设定拉伸距离为36mm，测试在拉伸过程中电阻值变化，测试结果如图4所示，可以看到仿生纤维随着应变的增加，可以实时反馈出相应的电阻变化值，当应变为100％时，电阻变化值为262％。

(7)图6为本实施例自传感驱动器的驱动重物提拉过程示意图，并记录驱动过程中的电阻值变化。从图6可知，在红外光照射下，多层级微纳米纤维借助材料本身形状记忆功能，在提拉重物的过程中，电阻发生了变化，表明了提拉过程可以与电阻值变化相对应，从电阻值变化可以跟踪至重物被提拉距离。

实施例3

(1)将高分子形状记忆聚氨酯(SMPU)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)质量比为1：1的混合溶液中，形成高分子溶液(高分子溶液的浓度为高分子的质量：有机溶剂的质量＝20％)。设置静电纺丝条件：电压为12kV，高分子溶液挤出速度为0.1ml/min，滚筒为转速100r/min，纺丝距离为10cm，通过静电纺丝方法可制备出具有微纳米结构的多孔纤维膜。

(3)通过两步改性法对初始纤维膜进行改性。将初始纤维膜浸泡在盐酸多巴胺溶液中搅拌24h，取出干燥后，纤维膜呈棕色。随后将其浸泡在酸化碳纳米管溶液中超声1小时，将纤维膜裁剪成60mm*2mm长条状，反复加热进行30％拉伸并恢复至初始形状。

(4)使用电机将两端夹紧，进行加捻，加捻圈数为100圈，加捻样品置于80℃环境下放置12小时固定此形状，即可得CP-100多层级微纳米纤维。

(5)用电子万能试验机将CP-100多层级微纳米纤维两端固定，对样品进行拉伸测试其断裂伸长率，拉伸距离设定为36cm，拉伸速率为10mm/min，测试结果如图3所示，从图分析得到CP-100多层级微纳米纤维样品断裂应力为16MPa，此时断裂伸长率为130％。

(5)用电子万能试验机将CP-100多层级微纳米纤维两端固定，采用台式数字万用表测试拉伸过程中电阻值大小变化。测试距离设置36mm，设定拉伸距离为36mm，测试在拉伸过程中电阻值变化，测试结果如图4所示，可以看到CP-100多层级微纳米纤维随着应变的增加，可以实时反馈出相应的电阻变化值，当应变为100％时，电阻变化值为204％。

实施例4

(1)将高分子形状记忆聚氨酯(SMPU)溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)与四氢呋喃(THF)质量比为1：1的混合溶液中，形成高分子溶液(高分子溶液的浓度为高分子的质量：有机溶剂的质量＝20％)。设置静电纺丝条件：电压为10kV，高分子溶液挤出速度为0.12ml/min，滚筒为转速100r/min，纺丝距离为10cm，通过静电纺丝方法可制备出具有微纳米结构的多孔纤维膜。

(3)制备流程如图1所示，通过两步改性法对初始纤维膜进行改性。将初始纤维膜浸泡在盐酸多巴胺溶液中搅拌12h，取出干燥后，纤维膜呈深棕色。随后将其浸泡在酸化碳纳米管溶液中超声1小时，将纤维膜裁剪成100mm*2mm长条状，反复加热进行30％拉伸并恢复至初始形状。

(4)使用电机将两端夹紧，进行加捻，加捻圈数为200圈，加捻样品置于80℃环境下放置12小时固定此形状，即可得CP-200多层级微纳米纤维。

对比例1

纯PDA改性纤维膜的制备：

(1)将高分子形状记忆聚氨酯(SMPU)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，形成高分子溶液(高分子溶液的浓度为高分子的质量：有机溶剂的质量＝20％)。设置静电纺丝条件：电压为 15kV，高分子溶液挤出速度为0.15ml/min，滚筒为转速100r/min，纺丝距离为15cm，通过静电纺丝方法可制备出具有微纳米结构的多孔纤维膜。

(3)将初始纤维膜浸泡在盐酸多巴胺溶液中搅拌12h，取出干燥后，纤维膜呈深黑色。将纤维膜裁剪成100mm*2mm长条状，干燥即可得到棕色的纯PDA改性纤维膜。

(4)用电子万能试验机将纯PDA改性纤维膜两端固定，对样品进行拉伸测试其断裂伸长率，拉伸距离设定为36cm，拉伸速率为10mm/min，测试结果如图3所示，从图分析得到纯PDA改性纤维膜断裂应力为6.8MPa，此时断裂伸长率为393％。

本对比例所得的纯PDA改性纤维膜与光热驱动自传感型多层级微纳米纤维在相同光照强度下(62mW/cm²)样品表面温度随光照时间变化对比，后者具有更快的光热转换效率以及可以达到更高的表面温度，反应出其优异的光热响应性能。

实施例相较于对比例来说，经过酸化碳纳米管纤维的附着提升了其力学性能及光热效应，并且赋予了材料电学性能；除此之外，加捻结构的加入，使样品弹性增加，减少由于形状记忆聚合物材料本身带来的力学滞后现象影响，使其具备应变传感性能和自传感驱动性能，赋予样品多样化功能。

需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种光热驱动自传感型多层级微纳米纤维，其特征在于：所述多层级微纳米纤维是将复合型原纤通过加捻作用形成的一系列串联的螺旋状纤维束，其基底为具有微纳米纤维结构的形状记忆聚氨酯柔性纤维膜；通过两步法制备所得：

第一步，通过两步改性法对纤维膜进行改性，使其原纤附着有聚多巴胺层和微纳米级的酸化碳纳米管；

第二步，将经第一步改性后的纤维通过加捻并经过高温固定临时形状制得多层级微纳米纤维；

上述第一步中，所述的柔性纤维膜基底是将形状记忆聚合物通过静电纺丝制备而得；所述的形状记忆聚合物包括热塑性形状记忆聚氨酯；

所述的聚多巴胺层为样品浸泡在弱碱性盐酸多巴胺溶液里面所形成；

所述的酸化碳纳米管纤维为经过硝酸及硫酸的混合酸酸化处理后的纳米管纤维；

2.根据权利要求1所述的光热驱动自传感型多层级微纳米纤维的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

（1）将形状记忆聚氨酯加热熔融，溶于有机溶剂中，得到静电纺丝前驱体溶液；

（2）将静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，得到具有多孔的微纳米纤维结构的柔性纤维膜基底；

（3）将盐酸多巴胺溶于去离子水中，并加入氨水调节PH值，得到弱碱性盐酸多巴胺溶液；

（4）将柔性纤维膜基底浸泡在弱碱性盐酸多巴胺溶液中，搅拌，随后取出干燥，得到多巴胺改性后的柔性纤维膜基底；

（5）将碳纳米管加入硝酸与硫酸的混合溶液中，加热搅拌，随后将其过滤，洗涤，离心，得到酸化碳纳米管，随后将所述酸化纳米管加入至乙醇溶液中，得到酸化碳纳米管悬浮液；

（6）将多巴胺改性后的柔性纤维膜浸泡在酸化碳纳米管悬浮液中进行超声，使碳纳米管均匀地附着于纤维膜表面，干燥，裁剪后得到未进行加捻的多层级微纳米纤维初始样品；

（7）将初始样品通过电机设定不同圈数进行加捻，随后将加捻后的样品进行高温固定形状处理，得到光热驱动自传感型多层级微纳米纤维。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的形状聚氨酯为热塑性形状记忆聚氨酯，结晶熔融温度为40~60℃，分子量范围为50000~100000；所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃或二氯甲烷中的至少一种；所述的静电纺丝前驱体溶液的质量浓度为10~30%。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的静电纺丝的工艺参数为：施加总电压为10～15kV，推注速度为0.1～0.2mm/min，接收距离为10～15cm，接收速度在100~200r/min，推注行程在0～50mm，纺丝器内部温度在25℃～35℃，即可获得多孔的具有微纳米纤维结构的柔性基底纤维膜。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述弱碱性盐酸多巴胺溶液的密度单位为2~5g/L、pH值在7~9。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的搅拌时间为10~24小时。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述酸化碳纳米管悬浮液的浓度为5~10mg/ml 。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，所述的进行超声，其超声时长为10~120min；所述的裁剪样品，其长度为60~100mm，宽度为2~2.5mm。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（7）所述的加捻圈数为0~200圈，维持加捻后形状并在80℃~100℃的温度下6~12小时后取出，缓慢冷却至室温，即可得到多层级微纳米纤维。

10.根据权利要求1所述的光热响应自传感型多层级微纳米纤维或采用权利要求2-9任意一种所述的制备方法制备的光热响应自传感型多层级微纳米纤维在柔性可穿戴电子设备、人机交互或软体机器人领域的应用，通过应变监测电信号输出，可通过光能与机械能转变的实现远程驱动并反馈驱动过程中的电阻率变化。