1.法国国家科学研究院Arnaud Antkowiak：静电纺构筑超柔韧膜材料

➣以聚偏氟乙烯-co-六氟丙烯（PVDF-HFP）为材质，通过在该纳米纤维膜内灌注润湿液体驱动构筑了具有可逆形变的超柔韧材料；并对其内在构造和相应形成机理进行了深入的探索。该研究对液膜中薄膜失稳形变物理特性的深入阐述，为柔性电池、软体机器、组织工程等新兴应用领域中新一代可拉伸材料的制备提供了理论支撑。

图1：纳米纤维膜的收缩现象。

图2：毛细力诱导的褶皱和折叠的mechanics分析

图3：不同形状纤维膜的情况

➣首先采用静电纺丝技术制备了质轻、自支撑的PVDF-HFP无纺布膜。进一步在纤维膜内灌注润湿液体（硅油），所产生的毛细作用力将其额外的膜组分储存于褶皱和沟纹构成脉络网路中，从而赋予了该PVDF-HFP膜材料超高可拉伸性。

➣进一步对膜材料内部结构及形成机理进行探究，研究发现脉络结构中包含皱纹形貌和堆叠褶皱结构。球形膜材料在高达100,000次的10倍体积膨胀/收缩循环测试中展现出良好的稳定性。

图4：超柔韧性膜材料的应用研究。

➣微观尺度材料形貌重构是构筑超柔韧性膜材料和避免材料分子尺度出现明显牵伸的关键。

➣该理论研究成果在非平面材料表面化学功能改性以及柔性电子器件的设计等领域具有极大的应用开发潜力，为此，研究者进行了概念验证性的应用实验。

➣Arnaud Antkowiak等研究者师法自然，在电纺纤维膜中灌注液体，基于仿生细胞膜堆叠和绒毛结构赋予了传统膜材料超高的柔韧性。

➣该理论研究成果有助于人们从微结构形变角度理解软体材料的应力屈曲行为，为超柔韧性软物质材料的设计和构筑提供参考策略。

论文链接：http://science.sciencemag.org/content/360/6386/296

2. 德国拜罗伊特大学Andreas Greiner团队：具有高强度和高韧性的高分子材料

➣德国拜罗伊特大学Andreas Greiner团队采用商品化的聚丙烯腈Dolan（含有4.18mol%的丙烯酸甲酯共聚物）和二叠氮聚乙二醇（PEG-BA）混合后，对其进行电纺获得连续的纱线。

➣从分子结构上看，纱线韧性来源于聚合物分子链间的交联作用。可以在聚丙烯腈和甲基丙烯酸酯的聚合链（PAN-co-MA）之间发生“点击”化学反应，这就形成了梯型聚合物结构。

➣纺丝过程中原纤维之间的点击化学交联反应，以及在张力作用下进行的退火，这种退火将纤维结晶度从56.9％提高到92.4％，这样生产得到的PAN纤维具有接近蜘蛛丝的性能。

➣如何将这些电纺多原丝纱线碳化，并测量所得的碳纤维性能是后面面临的新的挑战，总之，结合许多上述策略，我们终将开发出具有前所未有性能的新一代高性能碳纤维。

论文链接：https://science.sciencemag.org/content/366/6471/1314

3.日本东京大学TakaoSomeya团队：基于电纺纳米纤维开发超级灵敏的压力传感器

➣日本东京大学TakaoSomeya团队基于电纺纳米纤维，开发出了超级灵敏的电容式纳米网络压力传感器，该传感器由多层导电和电介质纳米网状结构组成，可以在制造过程中直接层压在人体皮肤上。

➣集成于皮肤的纳米网状电极具有可拉伸性、高度透气性以及极低的弯曲刚度，不会对皮肤产生任何机械约束或皮肤病学刺激，可以准确的监测手指压力，并且不会对人产生感官影响。

图1 纳米网压力传感器的结构。

图2.纳米网压力传感器的电气特性。

图3.纳米网传感器的耐摩擦性。

➣首先利用静电纺丝技术将水溶性聚合物聚乙烯醇（PVA）制备成宽度为300至500 nm的纳米纤维多层网状网络。然后，在PVA纳米网层上沉积100 nm厚的Au层后转移到皮肤表面。

➣使用200 nm聚对二甲苯涂层的聚氨酯中间层的传感器的电容变化。灵敏度（电容变化-压力曲线的斜率）在低压范围（<1 kPa）中为0.141 kPa-1，在高压范围（> 10 kPa）中为0.010 kPa-1。

➣ 除了纳米网中间层之外，用于形成顶层金纳米网层的PVA纳米纤维的数量也影响了传感器的灵敏度。当PVA纳米纤维的数量较少时，灵敏度为0.028 kPa-1。 

➣在以19.6 kPa的压力进行1000次循环后，其性能下降不到0.15％（电容变化在第一个周期为0.658，在第1000个周期为0.659）。此外，顶部Au纳米网电极在反复循环压制过程中保持了导电性，而没有明显降低。

➣通对比在手指上贴上传感器与裸露的手指的抓握力，结果表明，贴上传感器与裸露手指相差无几，而在贴了2微米厚的力学传感器后，手指的抓握力还增加了14％。

➣同时，该传感器具有极好的机械耐久性，可抵抗超过数百千帕的周期性剪切和摩擦。

论文链接：https://science.sciencemag.org/content/370/6519/966?rss=1