螺旋和超螺旋结构在实现组织功能中发挥着关键作用,这些迷人的结构由于其潜在的仿生应用,吸引了越来越多的关注。近年来,通过微通道内的流体的卷绳效应纺制螺旋微纤维的研究已取得了一系列的研究成果。然而,这些微通道内的螺旋状微流体必须快速凝胶化/固化来保持其螺旋形状,因此大多局限于钙离子-海藻酸钠快速交联体系,其实际应用受到了一定的限制。此外,基于微流控通道内的卷绳效应所得的螺旋微纤维的振幅主要取决于收集管的内部尺寸,因此一旦设备制作完成,就无法调整。超螺旋是源自生物体中更高层次和更复杂的一种结构,是经螺旋进一步螺旋形折叠产生,在实现组织功能中发挥关键作用;然而关于超螺旋结构制备的研究报道却极少。从不同的聚合物中连续和可控地制备这些结构,特别是超螺旋结构,并用于不同的实际应用仍然是一个巨大的挑战。本文旨在使用简单的单乳液毛细管微流控装置,制备各种聚合物的螺旋、超螺旋微纤维以及微螺旋管。具体研究内容如下:1.使用简单的单乳液毛细管微流控装置,利用内外相间传质导致的高粘度差、内相流体的固化和通道变宽所引起的内相流体折叠的协同作用,实现了亲水性羧化壳聚糖(CCS)和聚乙烯醇(PVA)、疏水性乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和两亲性聚氨酯脲(PUU3-12)的螺旋微纤维的连续可控制备,且所得螺旋微纤维的直径、波长和振幅高度可控,拉伸实验表明螺旋微纤维具有优异的拉伸性能。2.通过简单地在上述单乳液微流控装置末端连接一个更粗的收集管,实现了亲水性羧化壳聚糖(CCS)和聚乙烯醇(PVA)、疏水性乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和两亲性聚氨酯脲(PUU3-12)的超螺旋微纤维的连续可控制备。这些超螺旋微纤维的波长和振幅可以通过内外相流速精准调节。实验结果进一步证明了通道变宽和内外相间传质的协同作用在制备超螺旋微纤维方面也具有普适性。3.使用简单的单乳液毛细管微流控装置,制备了 PUU3-12螺旋管,并通过简单的浸泡涂覆得到仿生血管壁结构,比螺旋管具有更好的结构稳定性。为小尺寸仿生血管结构的制备开辟了一条新的途径。