导语

随着静电纺丝技术受到越来越多的关注，科研人员的研究成果也经常出现在一些顶级期刊上。比如，Advanced Functional Materials (IF 18.5)、Advanced Fiber Materials (IF 17.2) 、Nano Energy (IF 16.8)等期刊。其中，Advanced Functional Materials期刊出现“静电纺丝”的频率非常高，涉及的领域有生物医用、能源电池、纺织品、传感器等。

本期内容，易丝帮盘点了近2个月在Adv. Funct. Mater.期刊上发表的9篇“静电纺丝”研究论文，这些研究展示了静电纺丝在各种前沿研究应用中的潜力！

生物医用领域

1、苏州大学耿德春教授等人：工程仿生骨膜，实现动态免疫诱导、智能杀菌和高效骨再生

➣挑战：由创伤和肿瘤引起的骨缺损存在潜在的感染并损害宿主免疫功能的风险。骨缺损的愈合仍然是一个重大的临床挑战。

➣方法：苏州大学耿德春教授等人设计了一种双相传递系统，利用同轴静电纺丝技术和浸涂技术制备了由光热剂（氧化石墨烯，GO）和免疫调节剂（尿石素A，UA）组成的PLA/UA/GO（PUG）纳米纤维仿生骨膜。

➣创新点1：氧化石墨烯涂层在近红外窗口内表现出显著的光热性能，以整合素- RhoA - ROCK1依赖的方式影响巨噬细胞亚群的吞噬活性。

➣创新点2：UA从核心层持续释放通过下调TNF信号和上调TGF信号诱导表型转换。该系统在体内也显示出促进骨再生的作用。

https://doi.org/10.1002/adfm.202401109

2、长春中医药大学附属医院杨勇教授等人：一种简单的纳米贴片，通过无线超声电刺激促进周围神经修复

➣挑战：低强度脉冲超声（LIPUS）和电刺激（ES）是促进神经修复的有效方法。然而，ES通常需要电极植入和电源，这给未来的应用带来不便。同时，传统方法很难将超声与ES结合起来。

➣方法：长春中医药大学附属医院杨勇教授等人开发了一种类似创可贴的钛酸钡(BTO)/聚己内酯(PCL) @氧化石墨烯(GO)/明胶甲基丙烯酰(GelMA)纳米贴片，具有良好的压电性，用于周围神经ES。

➣创新点1：这种类似创可贴的 BTO@PCL/GO@GelMA 纳米贴片具有优异的压电性能。在体外，纳米贴片在 LIPUS 处理下显着促进轴突生长。

➣创新点2：在超声的辅助下，纳米贴片将部分机械能转化为电能，实现超声与电的协同神经刺激。这样，纳米贴片显着促进了海绵体神经修复。

https://doi.org/10.1002/adfm.202407411

3、中科院深圳先研院阮长顺教授&北航牛旭锋教授：生物启发骨-骨膜集成支架的连续制造促进骨再生

➣挑战：仿生天然骨-骨膜支架是修复骨缺损的理想选择，而实现具有集成且稳定界面的梯度支架仍然具有挑战性。

➣方法：中科院深圳先研院阮长顺教授&北航牛旭锋教授开发了一种生物激发骨膜一体化胶原基支架，其顶层为电纺丝胶原密集支架作为生物激发骨膜（BP），防止网状纤维组织的侵袭，底层为原位矿化胶原支架（IMCS），促进成骨分化。

➣创新点1：连续3D打印和静电纺丝的连续制造，由BP和IMCS组成的集成支架（BP-IMCS）具有优异的结构稳定性，比直接组合支架高10倍。

➣创新点2：体内植入结果证实BP-IMCS由于其矿物离子和生物激发结构的共同作用，可显著提高新骨形成率达32.47%，优于单个层。

https://doi.org/10.1002/adfm.202403235

能源电池领域

1、东华大学江莞教授等人：硅基纳米球在碳纳米纤维表面组装，用于柔性锂离子电池

➣挑战：柔性自支撑硅基电极的构造无需添加非活性材料，提高了整体能量密度，并有效避免了活性材料因体积效应而容易与集流体分离的缺点。然而，许多关于柔性自支撑电极的报道缺乏长期循环稳定性。

➣方法：东华大学江莞教授和杨建平研究员通过静电相互作用诱导在碳纳米纤维表面组装硅基纳米球构筑柔性硅基负极，用于柔性锂离子电池显示出独特的柔韧性。

➣创新点1：导电骨架和独特的孔隙结构不仅展现了优异的锂离子扩散能力和电荷转移动力学，而且为硅基材料的体积膨胀提供了充足的空间，从而赋予电极优异的电化学性能。

➣创新点2：所制备的柔性软包电池在折叠后仍保持高容量和循环稳定性，在1000次循环中每个循环的平均容量下降仅为0.01%，凸显了其在柔性器件开发中的巨大潜力。

https://doi.org/10.1002/adfm.202411663

2、中国石油大学（华东）胡涵教授：新型钴纳米粒子电极助力锂电池高容量、高速率存储

➣挑战：开发高质量负载电极对于提高当前电池的能量密度至关重要，但必须解决诸如低倍率性能和循环不稳定性等挑战。

➣方法：中国石油大学（华东）胡涵教授，通过静电纺丝制备了一种新型的钴纳米粒子负载在碳纳米纤维（Co@CNFs）上的电极材料，用于高质量负载和高性能负极。

➣创新点1：这种材料不仅实现了高达6.8 mg cm−2的最大质量负载，而且在2 A g−1的高电流密度下展现出超过3 mAh cm−2的高容量，以及卓越的循环稳定性和高倍率性能。

➣创新点2：利用磁测量和电子顺磁共振（EPR）光谱技术监测了Co@CNFs的电荷存储机制，发现其涉及可逆的自旋电容形成和固体电解质界面（SEI）中自由基阴离子的生长。

https://doi.org/10.1002/adfm.202407494

纺织品领域

1、东南大学赵东亮教授：通过静电纺丝增加纳米纤维纺织品中相变微胶囊的新方法

➣挑战：相变纺织品可以在变化的周围环境中实现温度调节，然而，由于会发生大量泄漏，增加纺织品中相变材料（PCM）的数量仍然是一个重大挑战。

➣方法：东南大学赵东亮教授提出了一种使用静电纺丝制造嵌入大量相变微胶囊（PCMC）的分层纳米纤维纺织品的新方法。

➣创新点1：纳米纤维纺织品由聚偏二氟乙烯-六氟丙烯纤维（PVDF-HFP）层和掺杂60wt％PCMC的聚乙烯醇缩丁醛纤维（PVB/PCMC-60）层组成。掺杂的PCMC没有表现出破裂的迹象，并且表现出优异的循环稳定性。

➣创新点2：PCMC的加入不会影响PVDF-HFP层的光谱特性，同时为PVB/PCMC-60层提供显着的熔化热(92.6J g-1 )。这可以弥补辐射冷却能力的不足，并有效缓解温度波动和纺织品过热的情况。

➣创新点3：与不含PCMC（即PVDF-HFP/PVB）的纺织品和棉相比，纳米纤维纺织品可实现3.7和14.8°C的温降，并达到6.5°C的低温降幅。此外，纳米纤维纺织品表现出理想的机械强度、柔韧性、可洗性、透气性、透湿性和防晒性。

https://doi.org/10.1002/adfm.202412089

2、中国科学院苏州纳米所王锦等人：防风、透湿气凝胶功能纺织品，用于全年各种季节被动热调节器

➣背景：在室外环境中，人体很容易受到热应激或体温过低的威胁。因此，迫切需要能够适应温度冲击的热调节材料。

➣方法：中国科学院苏州纳米所王锦研究员和李清文研究员设计并演示了一种气凝胶功能化纺织品作为被动热调节器(AT - PTR)，其中加热层由碳纳米管改性棉织物组成，冷却层由二氧化硅气凝胶功能化P(VdF - HFP)纳米纤维组成。

➣创新点1：AT - PTR在加热侧表现出出色的太阳能吸收，在寒冷的冬季实现23.2°C的增温性能。在冷却方面，它的高太阳反射率和红外发射率有助于在炎热的夏季达到12.7°C的亚环境冷却效果。

➣创新点2：在不同地区和季节进行的AT - PTR室外现场测试表明，AT - PTR具有全季节的室外人体热管理能力。

➣创新点3：此外，AT - PTR具有出色的防风和透湿性，通过翻转AT - PTR可以简单地获得热流，确保个人在各种环境中持续的热舒适。

https://doi.org/10.1002/adfm.202411551

传感器领域

1、华中科技大学朱本鹏教授等人：柔性、透气、疏水性全无机自支撑纳米纤维膜，用于高湿度下超低浓度NO2传感

➣挑战：无机半导体气体传感器广泛应用于气体传感应用，但在可穿戴传感领域实现机械灵活性和耐湿性方面面临着重大挑战。

➣方法：华中科技大学朱本鹏教授等人采用静电纺丝结合热硫化方法开发了一种高度灵活、透气和疏水的全无机自支撑纳米纤维（NF）气体传感器。

➣创新点1：传感器采用双层配置，具有非晶 SiO2 纳米纤维基底层和交织的 SiO2 和 SnO2-SnS2 纳米纤维活性层。非晶SiO2纳米纤维相对较低的弹性模量，结合三维网络交织结构，赋予SnO2-SnS2-SiO2/SiO2传感器优异的机械柔韧性。

➣创新点2：该传感器对高浓度和低浓度 NO2 均表现出出色的灵敏度、选择性、防潮性和循环稳定性（140°弯曲时>10 000 次循环）。

➣创新点3：在模拟的呼气环境中，该传感器对NO2(一种哮喘相关的生物标志物)具有出色的柔性检测能力，检测浓度为超低(≈25 ppb)。

https://doi.org/10.1002/adfm.202410833

2、中山大学付俊教授团队：基于纳米网增强抗脱水有机水凝胶的透气超薄膜传感器，用于运动监测

➣挑战：柔性水凝胶膜传感器作为人机界面与生物组织的保形接触具有很大的优势。但是，大多数水凝胶薄膜力学性能较差，表面积大，易失水，低温下易结冰，从而影响柔性和性能。

➣方法：中山大学付俊教授团队利用静电纺丝开发了一种高强韧、抗冻、抗失水的有机水凝胶薄膜应变传感器，实现了在高、低温环境下长时间稳定地监测运动。

➣创新点1：以静电纺丝聚氨酯纳米纤维膜作为耗能骨架，利用羰基与水凝胶聚合物主链（P(AMPS-co-AAm)/PVA）形成的氢键，增强互穿网络组分间的相互作用，从而提高复合有机水凝胶的机械性能。

➣创新点2：利用甘油/水二元溶剂提高了薄膜水凝胶的抗冻性及抗失水性，超薄膜结构透气性好。

➣创新点3：薄膜传感器具有1.3 kg m−2 d−1 的高水蒸气透过率，可确保舒适的皮肤接触，以稳定的信号全天连续监测膝关节弯曲。这些有机水凝胶薄膜应变传感器有望用于可穿戴和长期运动监测应用。

https://doi.org/10.1002/adfm.202411725