DOI:10.1016/j.pmatsci.2020.100656

近几十年来，静电纺丝技术引起了人们极大的兴趣，这主要是因为它能够生产出超细直径的纤维(通常是数百纳米)，用于能源、催化、传感器、过滤和组织工程等领域。静电纺丝制成的纳米纤维通常是随机覆盖的毡/膜，在某些应用(如组织工程)中通常表现为二维结构。直到几年前，制造具有可定制厚度，低密度，高孔隙率和所需机械性能的电纺三维纳米纤维结构仍然是一项技术挑战。

近日，美国南达科他州矿业与技术学院冯浩教授（第一通讯作者）等撰写的题为《Three-dimensional monolithic porous structures assembled from fragmented electrospun nanofiber mats/membranes: Methods, properties, and applications》的长篇综述论文在国际材料科学领域顶级综述期刊《Progress in Materials Science》（影响因子23.725）上在线发表。

《Progress in Materials Science》专门发表材料科学与工程各领域的综述论文，该期刊不接受自由投稿，年均出版6-8期（每期刊出论文1-6篇），由编辑邀约在相关领域做出突出贡献的科研工作者撰稿。

在这篇综述中，作者系统地总结了电纺三维纳米纤维结构/支架/气凝胶组装的创新策略，以及它们的独特性能和各种应用。特别是，重点讨论了用于开发电纺三维纳米纤维结构的两种方法，即冷冻干燥法和热诱导自团聚法（TISA）。文章中还讨论了电纺三维纳米纤维结构的特性及其在环境领域（有机化合物去除，染料吸附，过滤和分离），能源（超级电容器），电子（压力传感器），化学工程（催化剂载体，绝热材料和焦耳加热器）和生物医学工程（组织工程支架，水凝胶和药物递送）的应用。另外，文章还提出了未来的展望和挑战。可以预见的是，这篇综述将为设计新颖的三维电纺结构和探索其潜在应用提供重要的指导。

图1.电纺三维结构的不同制造方法，包括（A）溶剂浴收集，（B）无针静电纺丝，（C）静电排斥，（D）接触打印，（E）针尖结合静电纺丝，（F）膨胀纳米纤维，（G）气体发泡，（H）模板辅助合成，（I） 快速成型与静电纺丝相结合，（J）飞秒激光与静电纺丝相结合，（K）稳定射流直写电纺丝，（L）静电纺纳米纤维纱，（M）静电纺纳米纤维的自组装。

图2.纤维，各向同性结合弹性重建3D纳米纤维气凝胶（NFAs）的合成步骤。（1）柔性PAN/BA-a和SiO2纳米纤维膜是通过静电纺丝生产的。（2）通过高速均质化制备均匀的纳米纤维分散体。（3）通过冷冻干燥纳米纤维分散体来制备未交联的纳米纤维气凝胶。（4）通过交联处理制备得到的FIBER 纳米纤维气凝胶。

图3.通过TISA工艺形成的PCL 3D纳米纤维团聚物的照片：（A）短纳米纤维和细小PCL碎片在热处理前均匀悬浮；在55℃下加热（B）30 s、（C）60 s、（D）90 s、（E）120 s和（F）150 s后的悬浮液。（G）热处理180 s后获得的附聚物（注意，此后立即将瓶子浸入冰水中）。