导语

本期内容主要精选了6篇发表在《ACS Nano》、《Chemical Engineering Journal》、《Journal of Materials Chemistry A》期刊最新研究成果。主要介绍了静电纺丝技术在制备仿生支架、可穿戴压电纳米发电机纱线、润湿性纺织品、电池材料等方面的研究进展，供大家交流学习。

1、东华大学何创龙教授等人ACS Nano：静电纺丝结合3D打印构建仿生支架

➣挑战：组织工程骨支架的良好微观结构和生物活性与骨缺损的再生功效密切相关。然而，对于大型骨缺损的治疗，大多数都不能满足足够的机械强度、高多孔结构、良好的血管生成和成骨活性等要求。

➣方法：东华大学何创龙教授等人受“花坛”特性的启发，通过3D打印和静电纺丝技术构建了一种短纳米纤维聚集体双因子递送支架，用于引导血管化骨再生。

➣创新点1：通过将电纺短纳米纤维与3D打印的SrHA@PCL支架组装，可通过改变纳米纤维的密度轻松实现可调节的多孔结构，同时由于SrHA@PCL的框架作用将获得较强的抗压强度。电纺纳米纤维和 3D 打印支架之间的降解性能不同，实现DMOG 和 Sr 离子的顺序释放。

➣创新点2：该双因子递送支架具有良好的生物相容性，通过刺激内皮细胞和成骨细胞显著促进血管生成和成骨，并通过激活缺氧诱导因子-1α通路和免疫调节作用有效促进组织长入和血管化骨再生。

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00598

2、加拿大英属哥伦比亚大学Frank K.Ko教授ACS Nano：铯卤化铅钙钛矿修饰聚偏氟乙烯纳米纤维用于可穿戴压电纳米发电机纱线

➣挑战：人进行体力活动时会产生大量的热能和机械能，但大部分能量都以热量和振动的形式消散了。为了收集身体运动产生的机械能，非常需要一种柔性而坚固的纺织品，可以紧贴人体穿着。然而，薄膜结构会造成刚性，并影响面料衬底固有的孔隙度、美观性和耐用性，最终给穿着者带来不适。

➣方法：加拿大英属哥伦比亚大学Frank K. Ko教授设计了一种柔性压电纱线，通过在不锈钢纱线上一步同心沉积铯铅卤化物钙钛矿修饰的聚偏二氟乙烯 (PVDF) 纳米纤维组装而成。并在静电纺丝过程中原位形成钙钛矿晶体。

➣创新点1：钙钛矿晶体分布在纳米纤维上，导致粗糙的表面，并与PVDF补充压电纳米复合材料的形成，以获得优越的应力激发。

➣创新点2：用单根 CsPbI2Br改性的 PVDF 纳米纤维纱线组装的设备产生最佳性能，输出电压为8.3 V，电流为1.91 μA，用于为电子设备供电的电容器充电。在环境中老化3个月后，该设备在19,200次机械应力循环中保持其性能。

➣创新点3：优异且稳定的电性能可归因于 CsPbI2Br 晶体的优化结晶、它们与 PVDF 的互补性能以及具有均匀性和强度的纳米纤维的形成。压电纱线的柔韧性使它们能够弯曲、扭曲、编织和编织以用于不同的纺织品集成，同时从身体运动中收集能量，展示了可穿戴机械能量收集的潜力。

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07320

3、东南大学赵东亮教授Chem. Eng. J.：一种纳米结构双层不对称润湿性纺织品，用于高温环境下有效的个人热和水分管理

➣挑战：气候变化导致全球多地极端炎热，不仅造成建筑空间制冷的大量能源消耗，也对户外人员的健康和安全构成威胁。能同时最大化隔热、促进蒸发冷却和增强辐射冷却的可穿戴纺织品，将在高温环境下的室外个人热和水分管理中发挥重要作用。然而，开发这种结构相对简单的纺织品仍然是一个巨大的挑战。

➣方法：东南大学赵东亮教授团队以香蕉树纤维素气凝胶膜(BTCAM)和掺杂氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs/TPU)的热塑性聚氨酯纳米纤维为原料，经冷冻干燥和静电纺丝制备了双层不对称润湿性冷却膜(BAWCM)织物。

➣创新点1：BAWCM纺织品具有良好的隔热性能，从而在环境温度高于人体温度时减少热量输入。同时，该织物在0.37 ~ 2.5 μm波长范围内具有91.3%的高反射率，在8 ~ 13 μm波长范围内具有90.2%的红外发射率。

➣创新点2：在阳光直射下，BAWCM织物的温度可比棉纱低9.3℃。更重要的是，纺织品能有效实现定向排汗，加速蒸发冷却，防止粘稠感和热感。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141919

4、中科院城市环境所郑煜铭Chem. Eng. J.：简易合成ZIF-8纳米颗粒/PAN/PEI纳米纤维复合膜，用于高效吸附水中Cr(VI)

➣挑战：铬(Cr)是一种致癌污染物，从电镀、金属整理、纺织、涂料和其他化学工业中释放出来。然而，大多数吸附剂虽然吸附效率较好，但其操作参数如pH值、吸附剂用量、过度的再生周期等，使其难以在实际应用中得到应用。

➣方法：中科院城市环境所郑煜铭研究员团队采用静电纺丝制备了一种基于新型沸石型咪唑酸骨架(ZIF-8)纳米颗粒的电纺聚丙烯腈(PAN)/聚乙烯亚胺(PEI)纳米纤维复合膜(NCM)。

➣创新点1：PEI的加入使NCM表面具有超亲水性。在ZIF-8浓度为5 wt. %的条件下，制备的ENM对Cr(VI)的吸附量达到403.5 mg/g。ZIF-8掺入量达到5%，不仅提高了吸附容量，而且增强了复合材料的热稳定性、机械强度和结构。

➣创新点2：对共存离子的实验分析和多达10次循环的重复使用表明，优化后的PAN/PEI@ZIF-8 NCM对废水处理具有良好的选择性和稳定性。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141972

5、哈尔滨工业大学于杰教授J. Mater. Chem. A：CoSe2负载垂直石墨烯/大孔碳纳米纤维，助力高性能锂硫电池

➣挑战：锂硫电池的转化动力学滞后和穿梭效应严重限制了锂硫电池的实际应用。

➣方法：哈尔滨工业大学于杰教授开发了一种三维垂直石墨烯/大孔碳纳米纤维，用CoSe2纳米催化剂修饰(VGMFs@CoSe2)作为高性能锂硫电池的自支撑中间层。

➣创新点1：将垂直方向的石墨烯纳米片与连续堆积的大孔相结合，具有高导电性和大孔容，能极大地增强电子输运，有效提高硫种的存储容量。CoSe2锚定在纤维上对加速转化动力学起着重要作用。

➣创新点2：基于VGMFs@CoSe2的电池表现出卓越的倍率性能，在3 C时具有917.7 mAh·g-1的高比容量，在6 C时，循环120次后，具有良好的稳定性。即使在高硫负载和低 E/S 比（8.5 mg·cm-2，7 μL·mg）下，该电池在第一次循环时仍可提供 10.6 mAh cm-2 的高面积容量。

https://doi.org/10.1039/D2TA10020G

6、天津工业大学康卫民教授团队J. Mater. Chem. A：基于树枝状磺化聚醚砜纳米纤维膜@LaCoO3纳米线的复合固体电解质，用于高性能全固态锂金属电池

➣挑战：全固态电解质广泛应用于高能量密度、安全可靠的锂金属电池中。然而，聚合物电解质在室温下力学强度较差，离子电导率低，阻碍了其在全固态锂金属电池中的快速发展和应用。

➣方法：天津工业大学康卫民教授团队将树枝状磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维膜与钴酸镧(LaCoO3)纳米线结合，研制了一种刚柔复合固体电解质(CSE)，具有优异的机械强度和高离子电导率。

➣创新点1：LaCoO3纳米线具有自身的氧空位和Lewis酸位点等优点，对阴离子有较强的吸附能力。同时，所设计的三维结构还能提供与PEO的有效接触界面，使更多Li+沿纳米纤维界面运输，实现有机-无机界面运输。

➣创新点2：牢固的树枝状SPES纳米纤维不仅在PEO中创建了类似于交叉流量网络的无定形区域，而且还为CSE提供了高力学性能。因此，制备的CSE在30℃时具有1.86 × 10−4 S cm−1的优异离子电导率，优异离子迁移数0.58和良好机械强度6.3 MPa。

➣创新点3：即使将CSE与LiFePO4/Li和NMC811/Li组装成软包电池，组装后的LiFePO4/Li软包电池的初始容量为143.9 mA h g−1，NMC811/Li软包电池的比容量为183.69 mA h g−1。该研究为开发刚性和柔性固体电解质提供了新的方向。

https://doi.org/10.1039/D2TA08680H