DOI: 10.1002/pc.25924

纳米增强聚合物在过去的几十年中得到了广泛的应用，因为与原始聚合物相比，它们表现出增强的性能。不幸的是，将纳米粒子（NPs）分散到聚合物基质中是目前的一个主要问题，因为它们容易形成团聚体，从而限制了性能的提高和进一步的应用。在这项工作中，研究者建议使用一步同轴静电纺丝法将NPs分散在聚合物基质中。特别是，将具有单峰和双峰尺寸分布的氧化铁（Fe3O4）NP分散在聚偏氟乙烯（PVDF）中，众所周知，PVDF因通过静电纺丝制备而具有改进的压电性能。结果表明，NP的加入对聚合物纤维的改性取决于其表面积体积比。此外，透射电子显微镜显示NP在聚合物中具有良好的分散性，尤其是对于最小的NP尺寸（单峰）。最后，与初始NP溶液相比，每个NP尺寸分布在电纺垫中都得到了很好的保留，这表明该技术适用于制备具有定制NP尺寸的纳米增强PVDF结构。总的来说，同轴静电纺丝是制备具有压电/超顺磁特性的材料的优先选择。

图1.静电纺丝工艺示意图[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图2.纳米粒子（NP）溶液的透射电子显微镜图像以及NP5（A），NP10（B），NP20（C）和NP10-20（D）的尺寸分布

图3.电纺聚合物基质（聚偏氟乙烯[PVDF]，PVDF+NP5，PVDF+NP10，PVDF+NP20和PVDF+NP10-20）的扫描电子显微镜图像及其相应的纤维尺寸分布。插图：放大合成图像中的纤维。比例尺=1μm

图4.电纺聚合物基质（聚偏氟乙烯[PVDF]，PVDF+NP5，PVDF+NP10，PVDF+NP20和PVDF+NP10-20）的纤维尺寸分布[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图5.比较两种不同尺寸分布的同轴静电纺丝的示意图。主要区别在于纳米粒子（NP）的表面积体积比：对于给定的体积分数，NP的总量因其尺寸分布而有所不同，NP5（1）表现出更高的负电荷表面积，与NP20（2）相比，增加静电吸引力，从而将纤维拉伸到更高的程度。与PVDF+NP20相比，这种拉伸效果导致聚偏氟乙烯[PVDF]+NP5基质的纤维直径减小[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图6.仅纯聚偏氟乙烯[PVDF]、PVDF+NP5、PVDF+NP10、PVDF+NP20和PVDF+NP10-20基质的透射电子显微镜图像。插图：放大单根纤维。白色箭头指示NP在纤维边缘上的位置

图7.纳米粒子（NP）在其溶剂中以及在NP5（A），NP10（B），NP20（C）和NP10-20（D）复合物中的尺寸分布[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]