高性能复合静电纺丝纤维的可控制备是当前高分子功能材料领域的前沿研究课题。此前，研究者多聚焦于降低纤维直径以实现纤维性能的优化。然而，进一步降低纤维直径不仅难度增大，而且纤维性能的提升变得微弱，主要原因在于基体聚合物包埋功能分子，导致纤维表面活性位点数量不足。因此，在不破坏溶液可纺性以及纤维形貌的前提下，引入创新性的方法以提升纤维表面功能分子的数量是至关重要的。表面偏析是混合体系中的一种常见现象，指某一组分或元素倾向于向材料的表面聚集，使材料表面与内部的成分不同。因此，表面偏析工程在提升复合纤维表面功能分子占比方面表现出巨大的潜力。

鉴于此，北京科技大学刘敬崇副教授和吴传东副教授在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表题为“Functional molecules surface segregation engineering in electrospinning: Design, regulation, and applications”的综述，第一作者为北京科技大学硕士研究生曹琳琳。该综述首先介绍了电纺过程中功能分子的表面偏析现象。随后，对电纺全过程中表面偏析的工艺设计和调控方法进行概述，总结了可用于揭示复合电纺纤维中功能分子的表面偏析的发生以及偏析程度的表征方法，归纳了表面偏析电纺纤维在气敏材料、分离与净化、超疏水材料、抗菌材料、生物相容性提升等领域的研究进展。最后深入剖析了利用表面偏析技术制备的功能性复合电纺纤维的发展前景，为高性能复合电纺纤维的制备提供指导。

图1：电纺过程中功能分子的表面偏析工程。

该综述共包含以下六个章节：

第一章：介绍了表面偏析电纺纤维的研究背景，并对全文的主要内容进行概括。

第二章：围绕电纺过程中的表面偏析现象进行展开，概述表面偏析影响机制的研究现状。

第三章：围绕功能分子与基体聚合物内在特征差异，电纺溶液的设计，电纺参数的设置，表面偏析效率提升策略、其他领域的表面偏析调控策略展开全面论述。

第四章：围绕纤维表面微结构与表面粗糙度分析，功能分子表面偏析的定性分析，功能分子表面偏析的定量分析，表面偏析电纺纤维中功能分子的纵向分布依次介绍适合的表征方法。

第五章：围绕功能分子的种类、基体聚合物的种类、表面偏析机制、主要结果对表面偏析电纺纤维的应用进行详细介绍。

第六章：总结与展望部分。

图2：典型功能分子与基体聚合物的化学结构

图3：通过调节尖端与收集装置间的距离，调控功能分子的表面偏析程度

电纺技术的发展以及表面偏析机理的研究极大推动了电纺过程中表面偏析工程的出现和发展。相较于传统的表面改性方法，调控电纺过程中功能分子的表面偏析具有简单、原位功能化、适用性强的优点，然而需要进行精细的实验设计以及大量预实验，以确定最佳的表面偏析条件。同时，表面偏析电纺纤维的长期稳定性也有待探究。由于电纺过程中功能分子的表面偏析工程仍处于发展初期，还需要进一步关注以下几个问题。1、表面偏析机理以及影响表面偏析的因素间的相互作用仍不清晰。2、新兴材料、环境友好型材料应被引入表面偏析电纺纤维的制备工艺中，以制备新型、环境友好型的功能性材料。3、开发新的、可持续的静电纺丝技术，并实现更便捷、更低成本、更绿色的表面偏析电纺纤维制备。4、开发先进的表征技术实现对表面偏析过程的原位、动态监测，以揭示功能分子表面偏析的动态过程。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155418

通讯作者简介：

刘敬崇，北京科技大学副教授。2019年入选全国博士后创新人才支持计划（博新计划），2020年入选北京市科协2021-2023年度“青年人才托举工程”。作为负责人承担国家自然科学基金青年项目、北京市自然科学基金面上项目、博新计划、中科院仿生材料与界面科学重点实验室开放基金等。主要研究方向为仿生智能门控薄膜材料，开发高度限域空间中物质、电子、能量传输的新型调控策略及理论。以第一作者或通讯作者身份发表论文多篇，包括Nat. Commun.，Adv. Funct. Mater.，Sci. China Chem.，Energy Storage Mater., Chem. Eng. J.等，他引次数2000余次。

吴传东，北京科技大学副教授。2021年入选北京市科协“青年人才托举工程”。主持和参与国家自然科学基金、“十三五”和“十四五”国家重点研发计划等科研项目10余项。以第一作者或通讯作者身份在Environ. Sci. Technol.，J. Hazard. Mater.，Build. Environ.，Chem. Eng. J.等期刊发表论文20余篇，授权专利4项，出版教材/专著3部，参编国家标准2项、行业标准2项。