CN114945713A - 用于将纳米纤维和/或微纤维涂覆到基材上的装置和方法，以及包含所述装置的*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将纳米纤维和/或微纤维施加到基材上的装置。本发明还提供了一种***，该***包括多个所述的装置，这些装置被控制为独立操作。该***允许以各种参数沉积梯度材料，包括材料厚度、纤维孔径、纤维直径、纤维含量等。本发明还涉及一种将纳米纤维和/或微纤维涂覆到基材(S)上的方法。

Description

用于将纳米纤维和/或微纤维涂覆到基材上的装置和方法，以 及包含所述装置的***

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月24日提交的申请号为62/877,931的美国临时申请的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明提供了一种用于将纳米纤维和/或微纤维涂覆到基材上的装置。本发明还提供了一种包含多个这种用于将包含纳米纤维和/或微纤维的材料施加到基材上的装置的***，以及将所述材料施加到基材上的方法。所应用的材料优选地是在包括材料厚度、纤维孔径、纤维直径、纤维含量等各种参数上具有梯度的材料。

发明背景

由于具有高度多孔结构、窄孔径、分布和比表面积的特性，这导致在面罩、空气过滤、水净化、液体过滤、脱盐、蒸馏、组织工程、防护服、复合材料、电池隔膜、传感器、伤口敷料等方面的各种应用，因此，由纳米级和/或亚微米级纤维制成的具有多孔结构的材料的重要性迅速增加。

静电纺丝是一种制造高质量纤维的技术，纤维直径从几十纳米到几十微米不等，用于制造具有多孔结构的聚合物材料。具有传输线电极或静导线电极的纳米静电纺丝技术已被应用于多孔结构材料的大规模生产。细绳上的有效静电场有利于各种聚合物溶液的可纺性。

实现纤维的适当直径分布是有利但具有挑战性的，此外，要求根据所得到的具有多孔结构的材料的应用，实现具有不同纤维直径的多孔结构层。直径分布可以通过聚合物溶液的性质和静电纺丝参数(施加电压、电极之间的距离、溶液性质和聚合物溶液的应用速度)来改变。

因此，期望具有对纤维直径进行精确控制并适于使用各种聚合物溶液的静电纺丝装置和方法，使得纤维的尺寸和成分以及材料的多孔结构可以容易地以更高的柔性实现。

发明内容

本发明是为了满足上述需求而开发的，因此其主要目的是提供一种装置，用于将纳米纤维(nanofibers)和/或微纤维(microfibers)涂覆到基材上，以生产包含一层或多层纳米和/或微结构的材料。施加在基材上的多层可由微米纤维层、包含微米纤维和纳米纤维的交织层以及纳米纤维层组成。

本发明的另一个目的是将纳米纤维与微纤维交织，从而形成纤维直径具有梯度(gradient)的多层，从而为基材提供具有梯度的过滤。

本发明的另一个目的是将官能化纳米纤维和/或微纤维施加在基材上，并且纳米纤维和/或微纤维可以具有抗菌功能。

上述和其他目标可通过一种装置实现，该装置包括：

至少一个纺丝电极，该纺丝电极包含导电绳，

溶液涂抹器，其连接至聚合物溶液罐，并被配置成将聚合物溶液涂敷到所述导电绳上，所述溶液涂抹器以轴向往复运动的方式在所述导电绳上进行操作，

收集电极，其相对于所述至少一个纺丝电极布置，用于产生静电场，该静电场包含在所述收集电极和纺丝电极之间的静电纺丝区，其中，施加在所述导电绳上的聚合物溶液被通电，以静电纺丝成纳米纤维和/或微纤维，以及

设置在纺丝电极和收集电极之间的基材，纳米纤维和/或微纤维直接沉积在该基材上。

导电绳可以由导电金属或其他导电材料制成。优选地，导电绳基本上垂直于基材在静电纺丝区中移动的方向安装。

导电绳可包括一根或多根导线，以增加导电绳的聚合物溶液保持能力，并为溶剂和/或聚合物前驱体(polymer precursor)选择提供更高的灵活性。在一个实施例中，导电绳包括两根或两根以上的导线，这些导线可以绞合在一起。因此，绞合在一起的两根或两根以上导线将增加导电绳的表面积，以持有更多的聚合物溶液。

在纺丝电极和收集电极之间连接高压电源，以产生静电场。纺丝电极和收集电极之间产生的高压差足以在静电场的作用下从聚合物溶液中拉拔或吸引纳米纤维和/或微纤维。

该装置还可包括用于控制纺丝电极位置的第一调节装置和用于控制收集电极位置的第二调节装置。调节装置可以是手动或电机驱动的调节装置。电机驱动的调节装置耦合到控制单元，并且能够将纺丝电极和收集电极置于其适当的位置。

该装置还可包括耦合到调节装置和控制单元的传感器单元，并用于检测纺丝电极和收集电极的各自位置。

提供驱动装置以促进溶液涂抹器的移动。还提供了一个电动泵，用于将聚合物溶液从聚合物溶液罐供应至溶液涂抹器，并将聚合物溶液涂敷在导电绳上。本领域已知的那些可行的溶液涂抹器可用于本发明的装置中，用于将聚合物溶液施用到导电绳上。

可以提供气体通风***来控制装置内的温度和气体含量。在一个实施例中，在离开静电纺丝区后，使用热空气干燥沉积在基材上的纤维。

优选地，提供引导装置以引导基材的移动。

任选地，在进入静电纺丝区之前，可在基材上涂覆粘合剂。在这种情况下，该装置还包括在进入静电纺丝区之前将粘合剂涂覆到基材上的单元。

该装置还可包括用于控制该装置的组件和参数的控制单元。

该装置还可以包括显示装置，用于显示该装置的参数以及在基材上沉积纤维的过程。

该基材可以是平面薄片。该基材也可以是离散片或连续片的形式。基材可以是非织造布的形式，并且可以包括一种或多种聚合物基微纤维，这些纤维选自聚丙烯、聚酯、尼龙、聚乙烯、聚氨酯、纤维素、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯和/或聚苯乙烯，以及本领域已知的可行聚合物。

聚合物溶液可包含至少一种聚合物前驱体和至少一种溶剂。聚合物溶液还可包含一种或多种官能剂(functional agent)，以使电纺纳米纤维和/或微纤维官能化(functionalize)。功能剂可包括杀菌剂，以使电纺纳米纤维和/或微纤维具有抗菌、抗病毒和/或抗菌特性。优选地，可将功能剂的纳米颗粒添加到聚合物溶液中以使纤维功能化。

纳米纤维或微纤维的直径可以通过调整纺丝电极和收集电极之间的距离、施加的电压、聚合物溶液的性质以及溶液涂抹器的移动速度来控制。因此，可以沉积纳米纤维或微纤维网，使其具有梯度孔径

任选地，沉积有纳米纤维和/或微纤维的所得基材可反复进入装置，以允许由先前沉积的纤维进一步沉积相同类型的纳米纤维和/或微纤维，以增加纤维层的厚度，或不同直径和/或聚合物特性的纳米纤维和/或微纤维，以形成两层或多层纤维，从而形成包含多层纳米纤维和/或微纤维的材料，用于过滤元件的梯度过滤，该过滤元件可用于口罩。这种多孔材料包含一种或多种用于递送活性成分的核壳纳米纤维，纳米粒子涂层的纳米纤维，和/或具有纳米分支的电纺纤维的，且具有不同直径纤维的交织结构特征。

该装置提供了一种包含由产生并沉积在基材上的纳米纤维和/或微纤维的交织结构的层，其中，通过改变选自下组的一个或多个参数而改变电纺纳米纤维和/或微纤维的直径：溶液粘度、表面张力、电导率、聚合物溶液的施加电压、聚合物溶液在导电绳上的施加速度以及纺丝电极和收集电极之间的距离。

本发明的第二方面提供了一种将纳米纤维和/或微纤维施加到基材上的***，该***包括本发明的多个装置。所述多个装置彼此并排布置，以分别产生各自的静电纺丝区，在静电纺丝区中，包括纳米纤维和/或微纤维的多个纤维层的纤维材料沉积在所述基材上。多个装置的导电绳彼此平行排列。

在本发明的一个实施例中，该***包括至少两个相邻装置，其被配置成沉积不同直径的纳米纤维和/或微纤维，并以这样一种方式定位，即，在两个相邻装置之间创建一个中间静电纺丝区，其中不同直径的纳米纤维和/或微纤维交织以形成交织结构。具体地，多个装置被配置成当基材从***的上游移动到下游时，将多层梯度纤维材料沉积到基材上。更具体地，梯度纤维材料包括至少包含两种类型的纳米纤维的材料，和具有纳米纤维与微纤维交织结构的材料，其中，该梯度纤维材料在纤维密度、孔径、纤维直径、纤维含量和/或材料厚度方面具有梯度的变化。

在本发明的一个具体实施例中，该***可用于沉积多层纳米纤维、微纤维和/或与微纤维交织的纳米纤维。

***的每个装置都可以独立提供，并被配置为具有各自的电源、导电绳、聚合物溶液、溶液涂抹器、纺丝电极和收集电极。通过这样的布置，当通过多个装置时，本发明的***可以以更大的灵活性将包含具有所需直径的纳米纤维的材料，包括至少两种类型的纳米纤维的梯度纤维材料，以及具有纳米纤维与微纤维的交织结构的材料沉积到基材上。这里的“梯度”是指材料的特性，例如纤维密度、孔径、纤维类型和纤维直径等。

在本发明的一个实施例中，可提供引导装置，以引导基材在纺丝电极和收集电极之间从***的上游到下游的移动。优选地，基材的移动方向基本上垂直于导电绳。因此，从施加在静电纺丝区中的导电绳上的聚合物溶液中提取的纤维，可以从上游设备到下游设备依次沉积在基材上。

在本发明的一个实施例中，可向***提供气体通风***，以控制***内的温度和气体含量。

在本发明的一个实施例中，提供了一种中央控制单元，用于控制***的设备。

根据本发明的***提供了制备纳米纤维和/或微纤维结构的梯度材料的容易和便利性，其可用作过滤材料或过滤屏障，并且消除了分别制备纳米纤维、微纤维及其交织结构的需要，从而大大减少了生产时间和运营成本。在某些实施例中，第一纤维的直径可以在纳米范围内，第二纤维的直径可以在微米范围内。

各种聚合物溶液和静电纺丝参数可用于生产不同直径的纤维。

可以将相同类型或不同类型的聚合物溶液加载到多个装置中，以将相同类型或不同类型的纤维内容物沉积到基材上。在一个实施例中，本发明中使用的聚合物溶液为PA6，溶剂选自乙酸和甲酸的2:1混合物或二甲基甲酰胺(DMF)。可以调整器件的导电绳之间的距离和穿过***的基材的移动速度，以控制多层的厚度，例如三层，其中，包括第一层、中间层和第二层。在某些实施例中，制备用于制造亚微米纤维的第一功能化聚合物溶液，并制备用于制造纳米纤维的第二功能化聚合物溶液。根据待制造纤维的实际需要，第一和第二聚合物溶液可由不同官能团官能化。这样制造的过滤材料可用于制造口罩。优选地，一层杀菌剂(例如银纳米颗粒或其他合适的杀菌剂)可交联到纳米纤维或微纤维上。

在该***的特定实施例中，本发明的八个装置可被部署用于生成用于对面罩进行梯度过滤的多层。根据实际需要和要求，可以在***中部署适当数量的设备。

本发明的另一个目的是提供一种使用本发明人的包含多个装置的***来将纳米纤维和/或微纤维施加到基材上的方法。该方法包括以下步骤：

向每对纺丝电极和收集电极施加电压以产生静电场，该静电场在收集电极和纺丝电极之间产生静电纺丝区；

将聚合物溶液施加到纺丝电极的导电绳上，以在静电纺丝区内静电纺丝纳米纤维和/或微纤维；

将所述基材从上游输送至下游穿过静电纺丝区，使得纳米纤维和/或微纤维沉积到所述基材上，从而沉积包含多个纤维层的纤维材料。

在一个实施例中，该方法可包括将相同类型或不同类型的聚合物溶液加载到多个装置中，从而将相同类型或不同类型的纤维内容物沉积到基材上的步骤。在另一个实施例中，该方法可包括将纳米纤维与微纤维交织以形成具有交织结构的纤维层的步骤。此外，该方法可以包括通过改变选自下组的一个或多个参数来沉积在纤维密度、纤维孔径、纤维直径、纤维含量和材料厚度方面具有梯度纤维材料的步骤：溶液粘度、表面张力、电导率、聚合物溶液的施加电压、聚合物溶液在导电绳上的施加速度以及纺丝电极和收集电极之间的距离。

附图说明

图1A是根据本发明优选实施例的用于将纳米纤维和/或微纤维施加到基材上的装置的示意图。

图1B是图1A所示装置中使用的溶液涂抹器的横截面示意图。

图2是在图1A所示装置中使用的示例性导电绳。

图3是由图1A中的两个装置组成的***示意图。

图4显示了用梯度材料沉积的基材，梯度材料包括纳米纤维、微纤维以及由图3的***制造的纳米纤维和微纤维之间的交织结构。

图5是由图1A的八个装置组成的***的简化示意图。

图6显示了用梯度材料沉积的基材，该梯度材料包括由图5的***制造的多层纳米纤维、微纤维和交织结构。

具体实施方式

图1A示出了根据本发明的一个实施例的将纳米纤维和/或微纤维施加到基材1上的设备1；设备1包括纺丝电极10，该纺丝电极10包括导电绳11。溶液涂抹器12具有导电绳穿过的中心通道1212、主体1205和支撑1202，主体1205固定支撑在支撑件1202上。溶液涂抹器12的主体1205可轴向往复移动，并连接到聚合物溶液罐1201，在往复运动期间将聚合物溶液施加到导电绳11上。收集电极20与纺丝电极10平行排列。在纺丝电极10和收集电极20之间施加电压(未示出)，用于产生静电场，该静电场包含位于收集电极和纺丝电极之间的静电纺丝区。施加在导电绳上的聚合物溶液在静电场中通电，以被静电纺丝成纳米纤维和/或亚微米纤维。将基材S设置在纺丝电极10和收集电极20之间，并且将电纺纳米纤维和/或亚微米纤维拉到并直接沉积在基材S上。将基材S送入设备1内，并可以沿从上游区域D1向下游区域D2的方向移动。提供控制单元(未示出)以控制基材S的移动速度。

在产生的静电场中，纺丝电极10和收集电极20之间的电压差足够用于从施加在导电绳11上的聚合物溶液中拉出纤维13。控制单元也连接到电压源，并且被配置为控制施加在纺丝电极10和收集电极20上的电压。

图1B示出了溶液涂抹器12沿导电绳11所在的平面截取的横截面。导电绳11穿过溶液涂抹器12的主体1205的中心通道1210，但它不与主体1205接触。新鲜的聚合物溶液储存在聚合物溶液罐1201中。提供电动泵和控制阀(未示出)，以通过进料通道1203将聚合物溶液从聚合物溶液罐1201由入口通道1204送入上腔室1206。上腔室1206和下腔室1207至少部分地或完全地填充有聚合物溶液。通过出口通道1208，从上腔室1206和下腔室1207中去除过量或长时间使用的聚合物溶液，并收集在收集罐1209中。还进一步提供了另外的电动泵和控制阀(未示出)，以控制聚合物溶液的去除率。溶液涂抹器12的主体1205通过软管连接到聚合物溶液罐1201和收集罐1209。支撑件1205的支架1202由驱动装置1211驱动，以驱动主体1205沿导电绳11做轴向往复位移，从而将聚合物溶液连续施加到导电绳11上。适当安排导电绳11与通道1210内表面的间距，使得适量的聚合物溶液涂敷在导电绳11上。优选地，以远离静电纺丝区的方式排列聚合物溶液罐1201和收集罐1209。控制单元(未显示)连接到电动泵和控制阀，从而可以对聚合物溶液的供给和移动速率进行控制。该控制单元还连接到驱动装置，并用于溶液涂抹器12的主体1205的移动速度。

图2示出了本发明的示例性的导电绳11。该导电绳11包括第一线11a和第二线11b，它们绞合在一起形成导电绳11。绞合结构能够增加导电绳11的溶液保持能力，为溶剂和聚合物溶液的选择提供了灵活性。

图3示出了根据本发明的优选实施例构造的***，该***包括用于将纳米纤维和/或微纤维施加到基材上的第一和第二设备。

第一个和第二个设备与上面讨论的图1A和1B所示的装置是一样的。第一装置位于上游区域D1中，并且第一溶液涂抹器112的第一主体沿着第一导电绳111往复运动以施用第一聚合物溶液。产生第一静电纺丝区，其中直径为几十微米的第一纤维113是静电纺丝的。第二装置位于下游区域D2中，并且第二溶液涂抹器212的第二主体沿着第二导电绳211往复运动以施用第二聚合物溶液。产生第二静电纺丝区，其中直径为几十纳米的第二纤维213是静电纺丝的。适当调整第一装置和第二装置之间的间距，即第一收集电极120和第二收集电极220之间的距离，以及第一和第二装置的第一导电绳111和第二导电绳211之间的距离，从而产生中间静电纺丝区，其中微米量级的第一纤维113和纳米量级的第二纤维213彼此交织。

将基材S送入***中，并沿从上游区域D1到下游区域D2的方向上移动。从第一器件的第一静电纺丝区引出的第一纤维113沉积在基材S上以形成第一层L1(图4)当沉积有第一纤维113的基材S以受控且适当的速度朝着第二器件移动并穿过中间静电纺丝区时，在第一层L1上沉积并形成中间层M1。中间层在沿着基材S的移动方向上，第一纤维113的纤维含量逐渐减少，第二纤维的纤维含量逐渐增加。当基材S继续移动以到达第二静电纺丝区时，第二纤维213沉积在中间层M1上以形成第二层L2。由此，在基材S上沉积了沿材料厚度方向上具有孔径梯度的材料，包括第一层L1、中间层M1和第二层L2。

梯度材料如图4所示，包括具有较大孔径的第一层微纤维L1和具有较小孔径的第二层纳米纤维L2，中间层M1夹在二者之间。中间层M1包括由纳米纤维和微纤维构成的交织结构。这种多层多孔材料在从第一层到第二层的材料厚度方向上具有逐渐减小的多孔尺寸。

图5示出了根据本发明另一优选实施例的***，该***包括八个用于将纳米纤维和/或微纤维施加到所构造的基材上的装置。所有八个装置与上面讨论的图1A和图1B中的装置相同。第一至第四装置的第一至第四纺丝电极110、210、310、410平行设置在上游区域D1中，以静电纺丝直径为几十亚微米的第一根纤维，并且，第五至第八器件的第五至第八纺丝电极510、610、710、810平行设置在下游区域D2中，以静电纺第二根直径为几十纳米的纤维。第一至第四装置可以被配置为静电纺丝相同类型或不同类型的亚微米纤维，并且亚微米纤维首先作为第一层沉积在基材S上。与图3所示的由两个设备组成的***类似，可以在第四和第五装置之间产生中间静电纺丝区，以在第一层微米纤维上沉积纳米纤维和微纤维的交织结构的中间层。第五至第八器件可被配置为电纺相同类型或不同类型的纳米纤维，并且纳米纤维沉积在基材S的中间层上。

这八个装置被控制为独立运行，并具有各自的聚合物溶液罐，因此不同的聚合物溶液可分别加载到***的装置中，以获得不同类型的纤维。在此，术语“不同类型”可指使用不同聚合物溶液和/或具有不同平均直径或不同平均直径范围的纤维。

此外，可以调整每两个相邻设备的间距(即两个装置之间的电极距离)，从而产生相应的中间静电纺丝区，以形成交织结构，该交织结构中，由两个相邻装置产生的纤维内容物的纤维含量的逐渐变化。该交织结构包括不同类型的纳米纤维交织，不同直径的纳米纤维交织，不同孔径的纳米纤维交织，纳米纤维与微纤维的交织，不同类型的微纤维交织，不同直径的微纤维交织，不同孔径的微纤维交织。

图6显示了使用图5所示***沉积在基材S上的多层材料。在该实施例中，八种不同的聚合物溶液用于静电纺丝八种不同类型的纤维，包括用于制造纳米纤维和微纤维的不同纤维聚合物，以及不同直径的纤维。此外，每两个相邻的器件被定位和布置以创建中间静电纺丝区，其中沉积包括两种类型的纤维的交织结构的中间层。结果材料中最多可形成七种不同类型的交织结构。如图所示，八个不同的纤维层(L1-L8)和七个中间层(M1-M7)依次沉积在基材S上。具有如此制造的梯度材料的基材S可用于制造口罩或其他过滤元件或过滤装置。

为了提供用于沉积在基材S上的具有附加化学和/或物理官能的纤维，用于静电纺丝纳米或微米纤维的聚合物溶液可被官能化。

在图5所示的***中，可使用两种不同的配方分别为用于静电纺丝亚微米纤维的第一至四个装置和用于静电纺丝纳米纤维的第五至八个装置制备两种聚合物溶液。根据待制造纤维的实际需要，这两种聚合物溶液可由不同的官能团官能化。

此外，电纺纤维可能具有抗菌功能。在这方面，材料沉积在基材S还可以包括一层杀菌剂.对于杀菌剂层的制造，为纳米纤维制备的聚合物溶液可以与杀菌剂(例如银纳米颗粒或其他合适的杀生物剂)和交联剂混合，使得杀菌剂交联的纳米纤维可以被静电纺丝。或者，交联剂和杀菌剂可结合到纳米纤维或微纤维上。

该***的布置提供了单独改变多个装置的聚合物溶液和静电纺丝参数的灵活性和易用性，从而静电纺丝可能由不同聚合物制成的不同直径的纤维。本发明中使用的聚合物溶液的一个示例是PA6，其溶剂选自乙酸和甲酸的2:1混合物或二甲基甲酰胺(DMF)。可通过调节导电绳之间的距离和基材的移动速度来控制第一层、中间层和第二层的厚度。

可以理解，可以使用本发明的包括相应数量设备的***，在基材上沉积任意数量的纤维，从而可以形成用于沉积在基材上的所得材料，以提供理想的过滤性能。

参见图5，在进入***的静电纺丝区域之前，将粘合剂16涂覆到基材S上，和/或在离开***的静电纺丝区域之后，使用热气17干燥沉积在基材S上的纤维。

下文描述使用本发明的***将纳米纤维和/或微纤维施加到基材上的方法。该方法包括调整两个相邻装置之间的位置以产生中间静电纺丝区，向每对纺丝电极和收集电极施加电压，启动电动泵和控制阀，以将聚合物溶液从聚合物溶液罐吸入溶液涂抹器，并在收集罐处收集聚合物溶液，以轴向往复运动的方式驱动溶液涂抹器的移动，将聚合物溶液涂敷在纺丝电极的导电绳上，在进入静电纺丝区之前在基材上涂敷粘合剂，将基材从上游到下游送入静电纺丝区和中间静电纺丝区，以及在基材离开静电纺丝区后施加热气。

上述是包括本发明装置的***的优选实施例。应当理解，本发明不限于上述实施例，并且本领域技术人员显而易见的任何适当替代、修改和变化都可以在本发明的范围内采用，只要它们能够实现本发明的效果。

Claims (24)

1.一种用于将纳米纤维和/或微纤维涂覆到基材上的装置，其特征在于，包括：

至少一个纺丝电极，所述纺丝电极包括导电绳，

溶液涂抹器，其连接至聚合物溶液罐，并被配置成将聚合物溶液涂敷到所述导电绳上，所述溶液涂抹器以轴向往复运动的方式在所述导电绳上进行操作，

收集电极，其相对于所述至少一个纺丝电极布置，用于产生静电场，该静电场包含在所述收集电极和纺丝电极之间的静电纺丝区，其中，施加在所述导电绳上的聚合物溶液被通电，以静电纺丝成纳米纤维和/或微纤维，以及

设置在所述纺丝电极和所述收集电极之间的基材，所述纳米纤维和/或微纤维直接沉积在所述基材上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电绳包括两根或两根以上的导线，优选地所述导线绞合在一起。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述聚合物溶液包含至少一种聚合物前驱体和至少一种溶剂。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述聚合物溶液进一步包含一种或多种官能剂，以使所述电纺纳米纤维和/或微纤维官能化。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述官能剂包括杀菌剂，以使所述电纺纳米纤维和/或微纤维具有抗菌、抗病毒和/或抗菌特性。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的纤维生产装置，其特征在于，产生纳米纤维和/或微纤维的交织结构并将其沉积在所述基材上，其中，通过改变选自下组中的一个或多个参数来改变电纺纳米纤维和/或微纤维的直径：溶液粘度、表面张力、电导率、聚合物溶液的施加电压、聚合物溶液在所述导电绳的施加速度以及所述纺丝电极和收集电极之间的距离。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述交织结构包括不同类型的纳米纤维交织、不同直径的纳米纤维交织、不同孔径的纳米纤维交织、纳米纤维与微纤维交织、不同类型的微纤维交织，不同直径的微纤维交织，不同孔径的微纤维交织。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的装置，其特征在于，所述导电绳基本上垂直于所述基材在静电纺丝区中移动的方向安装。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括引导装置，用于引导所述基材的移动。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括在进入所述静电纺丝区之前将粘合剂涂覆到所述基材上的装置。

11.如权利要求1至10中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括气体通风***，用于控制所述装置内的温度和气体含量。

12.如权利要求1至11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述基材为非织造布，其包含一种或多种聚合物基微纤维，所述聚合物基微纤维选自聚丙烯、聚酯、尼龙、聚乙烯、聚氨酯、纤维素、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯和/或聚苯乙烯。

13.如权利要求1至12中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括用于控制所述纺丝电极和收集电极的位置的控制单元，以及连接到所述控制单元并用于移动所述纺丝电极和收集电极的调节装置。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括耦合到所述调节装置和控制单元并用于检测所述纺丝电极和收集电极的各自位置的传感器单元。

15.一种将纳米纤维和/或微纤维施加到基材上的***，其特征在于，包括多个如权利要求1至14中任意一项所述的装置，其中，多个所述装置以并排关系彼此排列，以产生多个相应的静电纺丝区，其中，在所述静电纺丝区中，包括多个纤维层的纤维材料被沉积在所述基材上。

16.如权利要求15所述的***，其特征在于，至少两个相邻装置被配置为沉积不同直径的纳米纤维和/或微纤维，并以在所述两个相邻的装置之间形成中间静电纺丝区的方式放置，在该中间静电纺丝区中，不同直径的纳米纤维和/或微纤维交织形成交织结构。

17.如权利要求15或16所述的***，其特征在于，所述多个装置被配置成当所述基材从所述***的上游移动到下游时，将多层梯度纤维材料沉积到所述基材上。

18.如权利要求17所述的***，其特征在于，所述梯度纤维材料包括至少包含两种类型的纳米纤维的材料，和具有纳米纤维与微纤维交织结构的材料，所述微纤维在纤维密度、纤维孔径、纤维直径、纤维含量和材料厚度方面具有梯度。

19.如权利要求18所述的***，其特征在于，所述交织结构包括不同类型的纳米纤维的交织、不同直径的纳米纤维的交织、不同孔径的纳米纤维的交织、纳米纤维与微纤维的交织、不同类型的微纤维的交织，不同直径的微纤维交织，不同孔径的微纤维交织。

20.如权利要求15至19中任意一项所述的***，其特征在于，将相同类型或不同类型的聚合物溶液加载到所述多个装置中，以将相同类型或不同类型的纤维内容物沉积到所述基材上。

21.一种使用权利要求15至20中任意一项所述的***将纳米纤维和/或微纤维涂覆到基材上的方法，其特征在于，包括：

向每对纺丝电极和收集电极施加电压以产生静电场，该静电场在收集电极和纺丝电极之间产生静电纺丝区；

将聚合物溶液施加到所述纺丝电极的导电绳上，以在静电纺丝区内静电纺丝纳米纤维和/或微纤维；

将所述基材从上游输送至下游穿过静电纺丝区，使得纳米纤维和/或微纤维沉积到所述基材上，从而沉积包含多个纤维层的纤维材料。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，包括，将相同类型或不同类型的聚合物溶液加载到所述多个装置中，从而将相同类型或不同类型的纤维内容物沉积到所述基材上的步骤。

23.如权利要求21或22所述的方法，其特征在于，包括将纳米纤维与微纤维交织以形成具有交织结构的纤维层的步骤。

24.如权利要求21至23中任意一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过改变选自下组的一个或多个参数而沉积在纤维密度、纤维孔径、纤维直径、纤维含量和材料厚度方面具有梯度的纤维材料：溶液粘度、表面张力、电导率、聚合物溶液的施加电压、聚合物溶液在导电绳上的施加速度以及纺丝电极和收集电极之间的距离。

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