一种集成微流体纺丝芯片及其制备再生丝素蛋白纤维的方法

摘要

本发明属于微流体纺丝技术领域，涉及一种集成微流体纺丝芯片及其制备再生丝素蛋白纤维的方法。所述的微流体芯片是一种三层结构，其中上下两层有凹槽的聚二甲基硅氧烷膜片与中间透析膜贴合，形成上下两个微流体通道。两个微流体通道深度相等，宽度逐渐变小。本发明的一种再生丝素蛋白纤维的制备方法，室温下上层通道注入纺丝液，下层通道注入吸水树脂和离子调节液的混合溶液；纺丝液经离子调节、剪切拉伸和浓缩后，从出口挤出在空气中固化成丝卷绕上辊。本发明的微流体芯片，模拟了生物纺丝过程中的复杂流场，实现了对纺丝液的剪切拉伸、组分调节和浓缩等，与干法纺丝工艺相结合，制得性能优良的再生丝素蛋白纤维。

主权项

一种集成微流体纺丝芯片，其特征是：所述的集成微流体纺丝芯片是一种三层结构，包含上、下两层PDMS膜片和介于上、下两层PDMS膜片之间的透析膜；所述的上、下两层PDMS膜片上有对应的凹槽；上层PDMS膜片的凹槽与所述透析膜的一个面贴合形成上层微流体通道，下层PDMS膜片的凹槽与所述透析膜的另一面贴合形成下层微流体通道；上层PDMS膜片的凹槽开口和下层PDMS膜片的凹槽开口相对；所述的上层微流体通道，根据功能依次分为调节段、拉伸段和剪切段；所述的上层微流体通道的宽度从入口到出口变化，其中，调节段和剪切段的宽度不变，拉伸段的宽度逐渐变小；所述的下层微流体通道的调节段、拉伸段和剪切段的水平剖面形状与上层微流体通道的水平剖面形状呈镜像关系；所述上下两层微流体通道全程的深度相等；纺丝时溶液均是从通道的调节段流进，剪切段流出；所述的微流体通道在PDMS膜片上呈纵向或横向蛇形排布；所述的纵向蛇形排布是指通道的纵向竖直排列部分平行于PDMS膜片的短边；所述的横向蛇形排布是指通道的水平排列部分平行于PDMS膜片的长边；所述的纵向蛇形排布的通道，其调节段和剪切段共有4～6个弯折，每个蛇形通道的竖直部分长为7～14mm，每个竖直通道间通过半圆弧连接，半圆的直径为3～10mm，剪切段的出口位于PDMS膜片短边的中心位置；所述的微流体通道的拉伸段，其通道的对称线与PDMS膜片的长边夹角为20～60°，所述的拉伸段的长度为15～30mm；所述的拉伸段通道的两侧面与水平面相交的迹线为指数函数、双曲线函数或直线中的一种；所述的横向蛇形排布的通道，其调节段和剪切段共有1～3个弯折，每个蛇形通道的水平部分长为50～80mm，每个水平通道间通过半圆弧连接，半圆的直径为4～12mm，剪切段的出口位置偏离PDMS膜片短边的中心位置5～8mm；所述的微流体通道的拉伸段，位于通道的水平部分，与PDMS膜片的长边平行；所述的拉伸段的长度为15～30mm；所述的拉伸段通道的两侧面与水平面相交的迹线为指数函数、双曲线函数或直线中的一种。