导语

静电纺丝技术可制备出孔隙率高、均匀性好的纳米纤维，高孔隙率增加了材料的比表面积、活性材料的负载，大幅度提高了传感器性能，以及储能材料的电化学性能。此外，静电纺丝具有较高的自由度。通过改变纺丝流体参数，可以设计具有不同结构和性能的纤维基应变传感器和储能材料。本期主要精选了6篇静电纺丝在传感器和储能材料领域的最新研究成果，供大家了解。

一、传感器

1、青岛大学唐建国教授&美国加州大学陈俊教授Adv. Funct. Mater.( IF 19.924 )：基于静电纺纤维的可穿戴应变传感器研究进展

➣背景：可穿戴应变传感器具有检测生理活动的能力，在个性化医疗保健中发挥着重要作用。对生理活动持续监测的需求不断增加，使得可穿戴生物电子设备能够与弯曲的皮肤表面共形连接成为一个热门的研究领域。

➣主要内容1：青岛大学唐建国教授、黄林军教授和美国加州大学洛杉矶分校陈俊教授综述了可穿戴应变传感器的现状，并详细介绍了基于不同形式静电纺纤维(包括纱线、包纱、织物和纤维垫结构)使用的性能优化策略。

➣主要内容2：还介绍了基于静电纺纤维的可穿戴应变传感器在生物监测、运动检测和人机交互方面的应用。最后，指出了基于静电纺纤维的可穿戴应变传感器领域面临的挑战和未来发展方向。

https://doi.org/10.1002/adfm.202214265

2、温州大学王舜教授等人Small Methods ( IF 15.367 )：具有优异性能、高集成度的接触-非接触双模式柔性传感器

➣挑战：近几年，智能可穿戴设备发展迅速。然而，尽管取得了巨大的进步，但同时拥有多种传感功能、可穿戴性、准确的响应性、灵敏的探测性和快速可回收性的柔性人机界面的创建仍然是一个巨大的挑战。

➣方法：温州大学王舜教授和陈亦皇教授团队通过在水溶性静电纺丝薄膜上打印液态金属导体制备具有双模式响应、高透气性、高灵敏度、优越机械稳定性、优良导电性和可回收的柔性瞬态电路。

➣创新点1：基于叉指电极图案的双模式传感电子皮肤(FICES)，具有高分辨率（100 μm）、优越的导电性（2.5×105 S/m）、优异的机械耐久性（10000次）、出色的响应时间（< 100 ms）、高透气性及高灵敏度（1.24 kPa-1）。

➣创新点2：通过单片机系统实现遥控蓝牙小车、压力报警传感、玩贪吃蛇游戏等人机交互应用。另外，该柔性电路具有高回收率（92%）。

https://doi.org/10.1002/smtd.202201534

3、西南交通大学杨维清等人ACS Appl. Mater. Interfaces( IF 10.383 )：基于深度学习的多通道梯度压电换能器宽带声传感

➣挑战：压电语音识别作为人机界面的重要组成部分，因其独特的自供电特性而受到广泛关注。然而，由于压电陶瓷固有的硬度和脆性或压电纤维的柔性，传统的语音识别设备的响应频段有限。

➣方法：西南交通大学杨维清教授团队提出一种基于梯度PVDF压电纳米纤维的耳蜗式多通道压电声传感器(MAS)，用于可编程静电纺丝技术的宽带语音识别。

➣创新点：与普通的静电纺丝PVDF膜声学传感器相比，所研制的MAS频率宽幅达300%，压电输出增强334.6%。更重要的是，该MAS可作为音乐录制和人类语音识别的高保真听觉平台，协同深度学习，分类准确率可达100%。

https://doi.org/10.1021/acsami.2c20520

二、储能材料

4、中科院电工所马衍伟教授Energy Environ. Mater.( IF 15.122 )：低温碳化氮掺杂硬碳纳米纤维制备高性能钠离子电容器

➣挑战：碳纳米纤维（CNF）因其优异的导电性能和力学性能在电化学储能领域得到了广泛的应用。然而，CNF一般是在相对较高的温度下制备的。少量杂原子的含量降低了额外的活性位点和钠的储存容量。

➣方法：中国科学院电工研究所马衍伟教授等人采用低温炭化处理和静电纺丝技术制备了氮掺杂硬碳纳米纤维。

➣创新点1：不同化学状态的氮杂原子加入到碳基体中会显著改变碳基体的总电子构型，从而使Na原子在电极界面上吸附和高效扩散。所得材料在600℃炭化后(NHCNF-600)具有191.0 mAh/g的可逆比容量，且在1A/g循环200次后容量无衰减。

➣创新点2：采用0.2 V插钠电位降低电化学阻抗。该钠离子电容器正极为活性炭，负极为NHCNF-600，能量功率密度为82.1 Wh/kg，功率密度为7.0 kW/kg。

https://doi.org/10.1002/eem2.12603

5、东华大学缪月娥 Small Struct. ( IF 11.343 )：均质孔径氟化聚酰亚胺基复合纳米纤维隔膜用于宽温锂金属电池

➣挑战：锂(Li)具有优良的理论比容量和最大的负电化学电位，但在实际应用中，锂金属电池(LMBs)由于热失控而受到不规则的锂枝晶和安全风险的限制。

➣方法：东华大学缪月娥副研究员团队采用静电纺丝技术，研制了一种含聚偏氟乙烯(PVDF)组分的氟化聚酰亚胺(F-PI)基复合纳米纤维隔膜，该隔膜被设计为PVDF/F-PI，具有高离子导电性和均匀孔隙结构。

➣创新点1：F-PI中丰富的极性三氟甲基(-CF3)基团创造了一个电负性环境，以促进锂离子(Li+)的快速传输。同时，PVDF组分既是F-PI纳米纤维之间的物理连接剂，又是均匀化孔径的调节剂，同时改善了力学性能，使电极表面的Li+通量均匀化。

➣创新点2：使用PVDF/F-PI隔膜的对称电池实现了2400 h的稳定循环，即使在60℃下，1000 h内低压极化仍保持在15 mV的稳定循环寿命。

https://doi.org/10.1002/sstr.202200383

6、加拿大阿尔伯塔大学Li Ge教授Carbon Energy ( IF 21.556 )：超稳定自支撑锂金属负极的物理化学双重效应快速捕获和稳定锂离子

➣挑战：由于锂金属具有极高的比容量和较低的氧化还原电位，被认为是下一代电池中最有前途的负极候选材料之一。然而，树枝状锂不受控制的生长和循环过程中巨大的体积膨胀阻碍了其应用。

➣方法：加拿大阿尔伯塔大学Li Ge教授团队设计了柔性、自支撑的三维交错氮掺杂碳纳米纤维(NCNFs)，表面涂覆均匀分布的二维超薄NiCo2S4纳米片(简称CNCS)，以消除锂沉积的固有热点。

➣创新点1：CNCS的物理化学双重效应是由于有限的表面Li扩散系数和较高的Li亲和性，导致Li成核均匀和随机积累较少。由于结构独特，交换电流密度显著降低，金属Li进一步包含在NCNF与NiCo2S4纳米片之间的间隙中，阻止了树枝状Li的形成。

➣创新点2：具有Li/CNCS复合负极的对称电池显示了近1200小时的长时间使用寿命，过电位在1 mA cm−2/1 mAh cm−2以下异常低且稳定。在低N/P比为2.45的情况下，充满电池与LiFePO4正极耦合显示出典型的电压分布，但性能明显优于与裸锂负极耦合的LiFePO4正极。

https://doi.org/10.1002/cey2.348