导语

本期内容，易丝帮精选了西南交通大学杨维清教授、东华大学莫秀梅教授、北京化工大学于乐教授、吉林大学卢晓峰教授和北京化工大学宋怀河教授团队的5篇研究论文。主要介绍了静电纺丝纳米纤维在骨组织工程、传感器、电池材料、电催化剂等方面的最新进展，供大家了解学习。

1、西南交通大学杨维清教授Adv. Fiber Mater.（IF 16.1）：空间限域MXene/PVDF纳米纤维，实现传感和发电双功能

➣挑战：压电纳米纤维在电子器件领域受到了广泛的关注，基于压电传感的静电纺纳米纤维存在偶极排列弱、电活性晶相含量低和晶相稳定性差等问题，阻碍了其实际应用。

➣方法：西南交通大学杨维清教授团队利用静电纺丝开发了空间限域MXene/PVDF纳米纤维，该结构可以诱导PVDF的-CH2-/-CF2-偶极子的最佳排列，并显著增强压电材料的自发极化，可应用于具有压力传感和能量收集双重功能的压电电子器件。

➣创新点1：PVDF中的氟原子与MXene表面官能团形成分子间相互作用力，促进了-CH2-/-CF2-偶极的定向排列。

➣创新点2：制备的MXene/PVDF (0.8 wt%)纳米纤维压电电子器件产生的电压和电流分别比纯PVDF纳米纤维高3.97倍和10.1倍。

https://doi.org/10.1007/s42765-023-00337-w

2、东华大学莫秀梅教授等人 ACS Appl. Mater. Interfaces（IF 9.5）：用于骨组织工程的弹性 3D 打印纳米纤维复合支架

➣挑战：在3D打印中，将纳米颗粒负载到水凝胶中是提高油墨可打印性和支架物理化学特性的一种传统方法。然而，这种增强的功效往往被证明是有限的。

➣方法：东华大学莫秀梅教授、孙彬彬和复旦大学附属上海市第五人民医院宋亮合作，将电纺纳米纤维与3D打印技术结合，制造出一种类似于“钢筋混凝土”结构的复合支架，旨在解决骨缺陷问题。

➣创新点1：纳米纤维与海藻酸钠均匀混合以产生印刷油墨。与纳米粒子增强支架相比，含有纳米纤维的复合支架表现出优异的机械属性和生物活性。这些纳米纤维复合支架在体外和体内评估中均表现出增强的骨诱导特性。

➣创新点2：这项研究引入了一种新颖的 3D 打印方法，其中制造的注入纳米纤维的 3D 打印支架，具有彻底改变骨组织工程领域 3D 打印领域的潜力。

https://doi.org/10.1021/acsami.3c12426

3、北京化工大学于乐教授等人Adv. Funct. Mater.（IF 19.0）：多级Zn/N掺杂碳中空纳米纤维，用于无枝晶的锌金属负极

➣挑战：可充电水系锌金属电池以其固有的安全性和低成本被认为是有前途的新一代储能设备。然而，由于金属锌不可控的枝晶生长和不可避免的寄生反应而导致寿命较短，阻碍了其大规模应用。

➣方法：北京化工大学于乐教授、李念武副教授和内蒙古大学郭艳副教授合作，报道了分级莲藕状 Zn/N 掺杂碳中空纳米纤维基纸的形成，其表面装饰有多功能性且相互连接的Zn/N掺杂碳纳米笼，作为锌金属负极的自支撑基体。

➣创新点1：相互连接的多孔结构减轻了内应力，确保了结构的坚固性。此外，LRZCF@ZCC通道内凹的表面有利于Zn2+的成核，从而在几何上引导Zn的沉积。

➣创新点2：同时，均匀分布的金属Zn和n掺杂碳种可以作为亲锌位点，降低成核过电位，避免氢泡的产生。LRZCF@ZCC 表现出低极化，可实现可控锌沉积，电压滞后小。

https://doi.org/10.1002/adfm.202311038

4、吉林大学卢晓峰教授&福建师范大学陈巍教授Small ( IF 13.3 ) ：合理构建Mn掺杂RuO₂纳米纤维，实现高活性和稳定的电催化剂

➣挑战：碱性水电解槽具有高效、低系统成本、低腐蚀、高纯度等优点，是目前最受欢迎和最有前途的制氢电解技术之一。目前，大多数电催化剂还远远达不到工业要求(≥500 mA cm⁻²)，只能驱动小电流密度的电催化过程。

➣方法：吉林大学卢晓峰教授和福建师范大学陈巍教授合作，采用电纺丝-煅烧方法构建了多价过渡金属(Mn)掺杂的RuO₂ (MnxRu1-xO₂)纳米纤维(NFs)，作为大电流密度水电解的双功能电催化剂，具有极高的电催化活性和长期稳定性。

➣创新点1：Mn掺杂后，O位点的活化对电催化HER活性有显著的促进作用，得到的Mn_0.05Ru_0.95O₂ NFs在1 m KOH电流密度为1 A cm⁻²时，过电位为269 mV，远优于商业Pt/C催化剂。此外，在1 A cm⁻²下也实现了500 h的长期HER稳定性。

➣创新点2：除了优异的HER活性和稳定性外，Mn_0.05Ru0_.95O₂NFs还具有良好的OER性能，过电位为461 mV，在碱性介质中以1A cm⁻²进行了170 h的测试，稳定性好，明显优于商用RuO₂和最近报道的OER催化剂。

➣创新点3：为了进一步评估Mn_0.05Ru_0.95O₂NFs作为大电流密度双功能电催化剂的实际应用，组装的碱性电解槽在10 mA cm^-2时的电池电压为1.52V，在1 A cm ^{- 2}时的长期运行150小时，优于基准商业Pt/C||商业RuO₂和最近报道的水电解槽。

https://doi.org/10.1002/smll.202307164

5、北京化工大学宋怀河教授&陈晓红教授ACS Nano (IF 17.1)：均匀超细碳氧化硅中Si-O结构的调制，提高锂金属负极的使用寿命

➣挑战：利用纳米种子引导锂的均匀沉积是抑制锂无序生长的有效策略，其中氧化硅作为转化种子一直受到人们的关注。然而，对氧化硅基晶种的研究更多地集中在利用其亲锂性，而较少关注其 Si-O 结构，这可能导致不同的失效机制。

➣方法：北京化工大学宋怀河教授和陈晓红教授，通过调节八氨基苯基笼形倍半硅氧烷的含量，制备了不同Si-O结构的碳氧化硅纳米纤维。

➣创新点1：富C的SiOC具有活跃的Si-O-C结构，但在锂化过程中产生较大的体积变化，而在富O相中，硅氧四面体结构有助于缓解体积膨胀，但电化学活性较差。SiOC以SiO₃C为主，具有合适的Si-O和硅氧四面体结构分布，平衡了电化学活性和体积膨胀。

➣创新点2：在2mA cm^-2电压下，该材料具有极小的电压滞后(22mv)，寿命超过3740 h，在630次循环后仍保持97mA h-¹的良好容量，在满电池中具有99.7%的高库仑效率。

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08561