DOI:10.1016/j.polymertesting.2020.106647

本文综述了电纺纳米纤维及其在多个领域中的应用。纳米纤维主要是由静电纺丝技术制备的，这是由于该方法简单、成本低、用途广。静电纺丝被定义为一种在高电场电压下用其聚合物溶液制备纤维的过程。该技术需要优化溶液、工艺和环境参数等多个参数来改善纳米纤维的形貌、直径和孔隙率。对基本技术进行了改进，以生产复合纤维并提高生产能力。通过实例总结了纳米纤维的表征方法。讨论了静电纺丝和电喷涂之间的关系。纳米纤维能够形成具有大表面体积比的多孔网格，提高其在水过滤、组织工程支架、伤口、纤维复合材料、药物释放和防护服等方面的性能。单纳米纤维可以用作药物递送的软微机器人。最后，作者说明了建模和模拟的结果。

图1.用注射器在高压电源产生的电场中注入聚合物溶液的静电纺丝设备的结构示意图。在喷丝板和接地的集电器之间施加高压：（a）静电纺丝设备的典型垂直设置和（b）水平设置。

图2.溶剂对纤维孔隙率的影响，由不同溶剂制备的聚苯乙烯纤维的SEM图像，（a）100％THF、（b）75％THF/25％DMF、（c）50％THF/50％DMF和（d）100％DMF。

图3.聚醚醚砜的纤维直径和高压（左）以及纤维直径和针头-收集器距离（右）之间的关系。

图4.1.左：双组分纤维静电纺丝装置的示意图。右：并排电纺PVDF和PVC聚合纤维网的扫描电子显微照片（入口）选定点的能量色散光谱图。

图4.2.左：同轴静电纺丝设置，右：聚环氧乙烷（壳）和聚L-丙交酯（芯）的透射电子显微镜。

图5.由弹性体和热塑性复合纤维制成的卷曲和直纳米纤维。

图6.从中空多孔管中冒出的多个射流a）随机，b）与预钻的半孔等距对准。

图7.串珠电纺纤维（橙色）被切成不同的微机器人形状（红色）。切口显示为黑线。a）精子状的微型机器人由含有氧化铁的微珠和类似于精子细胞形态的纤维组成。氧化铁提供磁偶极矩（m），而施加振荡磁场时纤维提供推进力。b）带有两条尾巴的微型机器人。

图8.由蒸发、扩散、收缩和相分离控制的液体射流形成纤维形态。a）通过蒸发、扩散和收缩形成中空纤维，在不同时间的横截面浓度曲线。b）最终纤维中的聚合物浓度，溶剂蒸发速率非常慢，相分离形态（左）；溶剂蒸发速率缓慢，芯相分离且外表面均匀（右）。