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　　功能性水凝胶纤维因其广泛的应用前景而受到广泛关注。随着技术的进步，功能性水凝胶纤维已被用于药物递送，细胞培养，组织工程，物质分离，可穿戴电子设备和驱动器，展示了优异的生物相容性、吸附性、传感性能和驱动能力。然而，基础的水凝胶基质无法具备上述功能，因此一系列纳米粒子被成功地与聚合物网络结合以获得纳米掺杂水凝胶，包括碳纳米管，石墨烯，金属纳米粒子，以及过渡金属碳化物纳米片。研究表明，纳米材料在纤维中的掺杂有助于改善其机械性能。与块状水凝胶相比，空心水凝胶纤维具有较大的比表面积，从而使许多反应得以更充分地进行。纳米掺杂水凝胶功能纤维因其优异的编织性能而受到越来越多的关注，可以高度柔软地定制成任意形状。然而，传统的制备方法在获得纳米掺杂空心纤维方面存在一定的局限性。传统的模板法无法制备超长纤维。此外，传统方法中的操作复杂且时间消耗大。因此，开发一种高效、连续且可控的制备纳米掺杂空心纤维的新方法具有重要意义。

　　图1展示了中空纤维的制备及其形貌特性。图1a为微流控装置的内部结构及新制备的中空纤维的局部放大细节，图1b展示了最终制备出的中空纤维的整体外观，图1c描绘了外相流速变化对中空纤维形成过程和最终形貌的影响。微流控技术能够有效控制中空纤维的内径和外径，通过调整流速可以精确调控纤维的形貌。此外，制备出的中空纤维具有可调节的结构特点，适用于不同的应用场景。

　　图2展示了掺入碳纳米管（CNTs）的中空纤维（HollowFiber-CNTs）的特性和形貌。图2a显示了不同含水量的中空纤维的应力-应变关系；图2b展示了不同CNTs含量下中空纤维的电导率变化；图2c展示了浸泡在氯化锂（LiCl）溶液后的纤维拉伸率与CNTs含量的关系；图2d展示了不同pH环境下中空纤维的相对电阻变化；图2e展示了温度变化对中空纤维相对电阻和响应时间的影响；图2f展示了不同CNTs含量下纤维的拉伸率变化；不同含量CNTs在中空纤维内部的排列（图2g）展示了CNTs在纤维内部的分布情况；图2h展示了纤维拉伸率与灵敏系数（GF）的关系。通过对不同CNTs含量的HollowFiber-CNTs进行拉伸测试，结果表明，当CNTs含量较低时，纤维中分散良好，增强效果最佳。当含量达到2%时，增强效果最显著。CNTs含量继续增加时，容易导致团聚，影响材料的整体性能。2% CNTs含量的HollowFiber-CNTs表现出最佳拉伸性能，拉伸率达到219.05±5.23%。经过LiCl溶液浸泡后，拉伸率显著提高到342.9±2.23%。

　　图3展示HollowFiber-CNTs在检测运动中的应用。图3a显示了HollowFiber-CNTs随着手指关节弯曲至不同角度的相对电阻变化。图3b展示了手腕弯曲至不同角度时的相对电阻变化。图3c显示了肘部弯曲至不同角度时的相对电阻变化。图3d展示了膝盖弯曲至不同角度时的相对电阻变化。图3e显示了HollowFiber-CNTs对不同程度吞咽的相对电阻变化。图3f展示了HollowFiber-CNTs对肌电信号的检测。HollowFiber-CNTs传感器在检测关节运动、吞咽和肌电信号方面表现出显著的相对电阻变化。其响应特性表明这些传感器能够准确监测不同部位的运动和生理信号，具有潜在的应用价值。

　　图4展示磁性空心纤维微电机的定向运动。图4a描述了磁性空心纤维的制备过程，展示了最终制备出的磁性空心纤维；图4b是磁控定向微电机的示意图，展示了如何通过外加磁场控制微电机的运动方向。图4c展示了磁性空心纤维微电机沿直线d展示了磁性空心纤维微电机沿曲线e展示了在复杂通道中对定向微电机的操控示意图；图4f展示了定向微电机在垂直通道中的操控；图4g展示了定向微电机在T型通道中的操控。结果表明，磁性空心纤维微电机展示了良好的机动性和方向移动能力，能够在外加磁场的作用下实现精确的运动控制。这种微电机在药物递送、靶向治疗和微小机械等方面具有广阔的应用前景。

　　图5展示气泡驱动的空心纤维微电机的工作原理及其运动表现。图5a展示了气泡驱动空心纤维微电机的结构示意图；图5b展示了内壁含有MnO2的空心纤维在H2O2溶液中的运动。图5c对比了内壁含有MnO2的空心纤维和普通空心纤维在H2O2溶液中的运动。气泡驱动的空心纤维微电机利用了H2O2溶液中的催化反应产生气泡，从而驱动微电机运动。

　　本文描述了一种基于同轴玻璃毛细管的微流体方法，用于制造掺杂纳米材料的功能性空心纤维。这种方法具有简单、平滑、稳定、连续和精确控制的特点，避免了系统堵塞。利用微流体层流特性以及微通道中的剪切力，实现了纳米颗粒的均匀分散，从而使空心纤维具有良好的机械、电气和磁性操作性能。通过在水凝胶空心纤维中掺杂碳纳米管（CNTs），成功制备了具有优异导电性（15.8 S/m）、高柔韧性（342.9%）、多功能性和在高变形率下具有高灵敏度的可穿戴传感器。这种基于碳纳米管掺杂空心纤维的可穿戴传感器可以用于监测运动并收集生理电信号。不仅是腕部运动，肘部和膝部运动也可以被检测到，而且还可以成功监测到如吞咽和指关节运动等微小动作。此外，通过在水凝胶纤维中掺入Fe3O4纳米颗粒，制备了能够沿磁铁轨迹定向运动的磁驱动微电机。由于其小尺寸，这些微电机可以穿过狭窄的通道。此外，将二氧化锰纳米颗粒嵌入空心纤维壁中以制造气泡推动的微电机。当放入过氧化氢环境中时，掺有MnO2的纤维壁微电机可以实现高速自推进（615 µm/s），并能够穿透细小和难以到达的角落。该技术提供了一种高度灵活且可控的制备方法，使得不同功能材料的精确掺杂成为可能，不仅实现了空心纤维的多功能性，而且这些空心纤维的易于编织和集成使其能够用于制造具有多种功能的智能织物。这项创新技术为设计和制备具有定制功能的新材料提供了一个强大的工具。它为可穿戴电子设备、软体机器人、微型机器和未来在生物医学工程中的应用设计和开发提供了新的思路。