“电纺取向纳米纤维”的研究进展分析

“电纺取向纳米纤维"的研究进展分析

与随机纤维相比，取向纤维具有更好的力学性能、更快的电荷传输、更规则的空间结构等优点。因此，如何制备具有的电学、光学、力学性能的取向纤维成为目前静电纺领域一大热点问题。本期精选了6篇关于“电纺取向纳米纤维"的最新研究成果，供大家了解学习。

1、新加坡国立大学Seeram Ramakrishna院士等人Adv. Fiber Mater. ( IF 12.958 )：静电纺取向PCL/明胶支架模拟皮肤ECM，用于抗菌伤口敷料

➣挑战：明胶纳米纤维支架具有良好的生物相容性、良好的药物载体、生物可降解性和良好的生理性能。然而，它们表现出较差的机械性能，抑制了它们作为伤口敷料的使用。

➣方法：新加坡国立大学Seeram Ramakrishna院士等人将ε-PL加入聚己内酯(PCL)/明胶静电纺丝支架中，在不同转速下收集。然后，用盐酸多巴胺进行交联，以提供具有广泛抗菌活性的高增殖敷料。

➣创新点1：静电纺PCL/明胶支架的纤维取向排列提高了其抗拉强度和模量。纳米纤维垫是高度亲水的，这对高效的伤口敷料至关重要。

➣创新点2：另外，取向纳米纤维垫比随机排列的纳米纤维垫显示更多的细胞迁移，这更有利于伤口愈合。

2、东华大学覃小红教授Nano Energy ( IF 19.069 )：共轭静电纺丝连续制备纳米/微取向纤维构建防水和透气织物摩擦纳米发电机

➣挑战：电子纺织品已发展成为多功能柔性电子平台。然而，由于加工方法，例如涂覆，织物被赋予了电子功能，但却削弱了其原有的性能。

➣方法：东华大学覃小红和中科院纳米能源所蒲雄研究员合作利用共轭静电纺丝制备了一种纳米/微芯鞘纱为基础的防水透气织物摩擦电纳米发电机(CSYF TENG)，用于能量收集、自供电湿度和力传感系统。

➣创新点1：与包覆纱不同的是，采用一步共轭静电纺丝技术制造了单轴向排列的CSYs，其中有序的纳米纤维紧紧包裹在导电纤维周围。

➣创新点2：由于分层结构和巨大的比表面积，CSYF TENGs 表现优异的电输出性能，具有出色的耐用性和生物力学压力敏感性，在不牺牲织物原有性能的情况下表现出防水性、透气性和柔韧性。

➣创新点3：基于微/纳米纤维径向膨胀的织物结构，优异的湿度管理性能得到体现，电输出对湿度的快速响应(8秒)/恢复，使CSYF TENG成为理想的自供电湿度传感器。

3、北京化工大学刘勇教授团队Int. J. Biol. Macromol. ( IF 8.025 )：静电纺羟基磷灰石负载l -聚乳酸取向纳米纤维膜补片用于肩袖修复

➣挑战：肩袖撕裂限制了肩关节的活动，严重影响患者的日常生活。由于外科手术后的高再撕裂率，肩袖修复在临床上仍然是一个挑战。

➣方法：北京化工大学刘勇教授团队采用静电纺丝法制备了羟基磷灰石(HA)和聚乳酸(PLLA)取向的纳米纤维膜，作为一种低成本、可持续的肩袖补片。

➣创新点1：结果表明，纳米纤维膜表面保持粗糙，疏水性减弱。具有良好的细胞相容性，细胞沿纤维排列方向排列。

➣创新点2：当PLLA与HA的质量比超过3:1时，随着HA含量的增加，贴片的诱导能力增强。结果表明，静电纺丝聚乳酸-羟基氧化钙纳米纤维膜是促进肌腱-骨愈合和降低二次撕裂率的理想补片。

4、北京科技大学李从举教授 Chem. Eng. J. ( IF 16.744 )：掺杂SnO2-Sb的取向碳纳米纤维用于高效电化学降解四环素

➣背景：四环素（TC）是一种低成本的广谱抗生素，广泛用于制药业、畜牧业、水产养殖和农业。由于毒性大、去除困难，TC的降解近年来成为研究热点之一。

➣方法：北京科技大学李从举教授团队首先通过高速静电纺丝制备PAN取向纳米纤维膜，接着经过碳化，得到PAN取向碳纳米纤维（ACFs）膜。然后利用水热法在碳纳米纤维表面生长SnO2-Sb纳米颗粒得到SnO2-Sb/ACFs复合膜。

➣创新点1：3层SnO2 -Sb/ACFs-3膜在2.5 V的外加电位下可有效降解20 mg/L TC。此外，SnO2 -Sb/ACFs-3膜在使用10次后，表现出优异的降解稳定性。

➣创新点2：取向碳纳米纤维表面成功原位生长SnO2-Sb纳米颗粒制备出SnO2-Sb/ACFs复合膜电极，并将其应用于电化学膜反应器阳极电催化氧化降解四环素，获得了高去除率和循环稳定性。

5、上海科技大学凌盛杰教授课题组在期刊《ACS Nano》( IF 18.027)：共轭静电纺丝开发用于人工智能感知的摩擦纳米发电机织物

➣挑战：随着柔性可穿戴设备的快速发展，可以感知瞬态机械刺激的智能感应织物在柔性可穿戴电子产品中具吸引力。然而，迄今为止开发的大多数智能感应织物仅对例如拉伸、弯曲或扭曲的准静态力敏感。

➣方法：上海科技大学凌盛杰教授团队开发了一种基于双共轭静电纺丝和包芯纺丝协同使用的电辅助芯纺技术制备SC-TENG纱线。

➣创新点1：双共轭静电纺丝使用两对带相反电荷的静电纺丝喷嘴来生产直径可控且可调的连续介电纳米纤维。同时，包芯纺丝技术用于将介电纳米纤维覆盖并加捻在导电纱线周围，形成皮芯结构。

➣创新点2：制备的纱线具有良好的机械特性，拉伸强度可达264±22 MPa，失效应变为3.3±0.3%。即使在超过10万次弯曲测试后，该纱线的纳米表面未观察到明显变化。

➣创新点3：该SC-TENG显示出高灵敏度，快速响应时间为5ms，最小检测限为0.41mN，可以检测到输出电压峰值曲线之间特定材料的微小差异。

6、兰州大学兰伟教授等人Adv. Funct. Mater. ( IF 19.924 )：静电纺取向纳米纤维构建可穿戴柔性透明热疗片

➣挑战：可穿戴型热疗技术可在不干扰日常活动的情况下进行高效肿瘤治疗，具有较高的临床应用价值和社会意义。然而，在临床实践中，这种可穿戴设备对局部热疗的广泛适应受到严重挑战。

➣方法：兰州大学兰伟教授等人以超长取向银纳米纤维网络为焦耳热发生器，并用多种高分子材料将其固定、封装，构建成柔性透明热疗片。

➣创新点1：该热疗片具有高透明度和高导电性，可贴合人体皮肤，在0.7 V超低电压下可加热到42℃热疗温度，可实时监测皮肤变化，避免烫伤，同时可与其他检测设备联用检测生理指标，例如热疗同时可在线检测血氧指数。

➣创新点2：与随机银纳米纤维网络相比，取向银纳米纤维网络具有了优异的透明性、导电性和加热性能。在92％透明度下，方块电阻仅为1.4Ω，当电压为1.2 V时，取向银纳米纤维网络可迅速升温至56℃。