导语

本期主要精选5篇发表在期刊《Nature Communications》上的“纳米纤维”新成果。主要介绍了纳米纤维在发光纺织品、水凝胶、催化剂、口罩等方面的最新研究进展，供大家了解学习。

1、中山大学吴武强&昆士兰大学王连洲：静电纺丝制备大面积防水耐用的钙钛矿发光纺织品

➣挑战：卤化铅钙钛矿在可穿戴光电子领域具有广阔的应用前景。但其在光照、水分和温度下的不稳定性、有害铅离子的泄漏，以及难以大规模、高产量制造均匀发光纺织品等问题阻碍了其实际应用。

➣方法：中山大学吴武强教授和昆士兰大学王连洲教授团队合作通过简易的静电纺丝技术高通量、低成本地制备超稳定的大面积（> 375 cm2）钙钛矿复合纤维（PLT）。

➣创新点1：该纺织品表现出明亮和窄带光致发光(光致发光量子产率为49.7%，半最大全宽<17 nm)，在环境条件下达到50%光致发光的时间为14,193 h，对水浸泡时长> 3300 h、紫外线照射、高温(高达250℃)和压力波动(高达30 MPa)具有良好的稳定性。

➣创新点2：防水的钙钛矿纺织品能够经受强烈的水冲刷，没有任何铅离子的浸出。这些低成本、可扩展的编织钙钛矿纺织品可在海上救援中实现突破性的应用。

https://doi.org/10.1038/s41467-023-35830-8

2、香港大学徐立之教授团队：超高连接的三维纳米纤维构建高强度、高导电水凝胶

➣挑战：导电性水凝胶具有良好的结构柔性、优异的生物相容性等优点，被应用于植入式生物电子、组织工程平台、软致动器等新兴技术。然而，实现高导电性和强柔韧性仍然具有挑战性。

➣方法：香港大学徐立之教授将ANFs分散在二甲基亚砜(DMSO)中，然后与水交换溶剂，生成具有高度连接的3D纤维网络的水凝胶，作为导电聚合物组装的模板。在水凝胶处理中加入PVA，改善纳米纤维网络的机械强度。

➣创新点1：在这些水凝胶中，导电聚合物自组装成高度连接的三维纳米结构，具有超低的电渗透阈值(~ 1wt %)，并借助芳纶纳米纤维的模板效应，在不牺牲孔隙度或含水量的情况下，实现高电子导电性和高机械强度。

➣创新点2：由聚吡咯、芳纶纳米纤维和聚乙烯醇组成的水凝胶的导电性为~80 S cm−1，机械强度为~9.4 MPa，拉伸性为~36%。此外，通过掩膜法或激光切割等方法，可以对CNHs进行图案化，使其用于细胞、组织和器官电生理学应用。

https://doi.org/10.1038/s41467-023-36438-8

3、湖南大学费慧龙教授&广西大学赵双良教授：具有分层结构和高金属负载的掺硫Sb-N-C，用于合成H2O2

➣挑战：选择性二电子(2e−)氧还原反应(ORR)广泛应用于电化学合成过氧化氢(H2O2)，可用于设计具有高活性和高选择性的低成本催化剂。但是，在制备高环保、高性能、高稳定的催化剂方面还具有很大的挑战。

➣方法：湖南大学费慧龙教授与广西大学赵双良教授等人合作，通过快速热分解Sb2S3，成功将主族Sb原子单分散于N、S共掺杂的多孔碳纳米纤维中，实现Sb原子高负载量10.32 wt%，形成丰富的多孔结构，为高效催化反应过程提供了丰富的活性位点和传质通道。

➣创新点1：该催化剂表现出高选择性（97.2%）、高质量活性（114.9 A /g）和高生产率（7.46 mol/gcatalyst/h）等优异性能，且在长达75小时的实际流动池评测中，催化剂活性和选择性无明显下降。

➣创新点2：配位构型和S掺杂协同促进活性中心Sb-N4部分两电子活性和选择性大幅增强。该模板法构筑的催化剂成本低、工艺简单，为开发高性能、长寿命工业催化剂提供新思路。

https://doi.org/10.1038/s41467-023-36078-y

4、香港城市大学杨征保教授：自充电式口罩，实现高效且持久的空气过滤

➣挑战：电晕驻极充电技术在工业上广泛应用，该技术在滤料中注入静电荷，有利于超细颗粒的捕获，且压降没有明显增加。但是，静电吸附效果会随着时间的推移而下降，尤其是在潮湿的环境中。

➣方法：香港城市大学杨征保教授团队介绍了一种自充电空气过滤器(SAF)，它利用摩擦电效应，实现高效和长时间的空气颗粒去除。静电纺聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维滤料对0.3 μm颗粒的机械过滤效率为92.7%，压降为86 Pa。

➣创新点1：通过将PVDF过滤介质与两个摩擦电层(即尼龙织物)夹在一起，构建的SAF可以连续产生静电荷。因此，SAF具有持久的颗粒去除性能，在60小时的测试(包括30小时的佩戴)后仍保持95.8%的高效率。

➣创新点2：本研究开发了一种高效、耐用、低成本的空气过滤器，通过自充电方式补充静电荷，为显著延长口罩使用寿命提供了一种简单有效的策略。

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35521-w

5、中科院化学研究所郭云龙研究员：空间纳米限制 N 型聚合物半导体用于可拉伸超灵敏 X 射线检测

➣挑战：聚合物半导体具有可调节的分子结构、固有柔性、可溶液法加工和低成本等优势，广泛用于制备柔性和可拉伸电子设备。然而，目前可拉伸n型聚合物光电材料仍面临着诸多挑战，包括拉伸性和电子传输效率的平衡，稳定性的提高以及光辐射下灵敏度和响应速度的提升。

➣方法：中国科学院化学研究所郭云龙研究员等人通过将非氯溶剂加工的共轭聚合物FIID-CF3TVT与弹性体SEBS共混，采用偏心旋涂法开发了具有高取向的纳米纤维和致密的互穿聚合物网络的空间纳米限域杂化半导体薄膜，显著提高了n型聚合物半导体的电子传输效率和稳定性，实现了对X射线的高灵敏探测。

➣创新点1：可拉伸n型杂化聚合物半导体表现出较高的X射线探测灵敏度（1.52 × 104μC Gyair-1 cm-2），是报道的X射线探测器最高值之一。还具有超低的检测限（37.7 nGyair s-1），以及优异的机械稳定性（>25%应变下拉伸循环1000次）。

➣创新点2：此外，首次实现了在3.65 μGy s-1 低剂量下(约为商业医用胸片X射线诊断剂量的1/12)基于聚合物的X射线成像，为开发高性能、低成本电子皮肤光电探测器和成像提供新见解。

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34968-1