导语

本期内容，易丝帮精选了哥伦比亚大学陈经广教授《Nature Catalysis》、浙江农林大学孙庆丰教授《Nature Materials》、东北林业大学陈文帅教授《Nature Sustainability》和新加坡国立大学Seeram Ramakrishna院士《Nature Communications》等5篇“纳米纤维”顶刊文章。主要介绍了纳米纤维在催化、过滤膜、类器官、降噪等方面的研究进展，供大家了解学习。

1、哥伦比亚大学陈经广教授Nat. Catal. ( IF 42.8 )：利用电化学-热化学串联催化将CO₂固定在碳纳米纤维中

➣挑战：将CO₂固定成增值固体碳，例如碳纳米纤维（CNF）以进行长期储存，是实现净负碳排放的有希望的途径。然而，通过热催化方法直接将CO₂转化为CNF面临热力学限制，而电催化方法通常会导致无定形碳收率有限或需要能源密集型条件（>720℃）

➣方法：哥伦比亚大学陈经广教授等人采用电催化-热催化串联催化体系通过CO₂成功合成了碳纳米纤维材料。

➣创新点1：这种热催化-电催化串联催化体系能够通过CO2和H2O进行电催化生成合成气，并且能够在温和的条件（370-450 ℃, 1 atm）进行热催化，从而克服热力学的局限性，实现2.5g_{carbon gmetal}^-1 h^-1的碳纤维产量。

➣创新点2：FeCo合金和金属Co能够增强合成气的分子活化，并且有助于生成C-C化学键。这种串联催化体系为利用可再生能源进行脱碳并且转化为高附加值固态碳材料提供更多可能，而且同时能够生成可再生氢能。

https://doi.org/10.1038/s41929-023-01085-1

2、浙江农林孙庆丰教授&华科大翟天佑教授Nat. Mater. ( IF 37.2)：将粉末材料加工成微/纳米纤维的高效方法

➣挑战：将粉末无损加工成具有丰富结构和功能可能性的宏观材料具有不可估量的科学意义和应用价值，但使用传统加工技术仍然是一个挑战。

➣方法：浙江农林大学孙庆丰教授与华中科技大学翟天佑教授、李会巧教授合作开发了一种通用的粉末纤维化技术，通过使用2D纤维素作为介质，将各种粉末材料加工成微/纳米纤维，为颗粒提供结构支撑，并保留其自身的特性和结构。

➣创新点1：研究发现，自收缩力驱动二维纤维素和支撑颗粒皱缩并卷成纤维，这是一个温和的过程，可以防止粉末颗粒的团聚和结构破坏。

➣创新点2：作者展示了120多种纤维样品，包括不同形态、密度和粒径的元素、化合物、有机物和杂化物。

➣创新点3：具有可调节直径和客体内容的定制纤维可以很容易地构建成具有各种几何形状的高性能宏观材料，为不同的应用领域创建一个构建模块库。

https://doi.org/10.1038/s41563-024-01821-3

3、德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授和东北林业大学陈文帅教授Nat. Sustain.  ( IF 25.7 )：用于可持续水净化的生物基纳米纤维水凝胶过滤器

➣挑战：去除悬浮固体（SS）是提供清洁水的先决条件。然而，在水净化过程中以经济有效的方式去除微小SS仍然是一个全球性的挑战。

➣方法：德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授和东北林业大学陈文帅教授合作，开发了一种注射驱动的过滤系统，该系统将完全生物基的可生物降解的纳米纤维水凝胶薄膜与注射器集成在一起，以去除超微小SS，从而实现便携式和可持续的水净化。

➣创新点1：该水凝胶薄膜具有密集堆叠和缠结的纳米纤维网络，使其能够以〜100 %的截留效率截留截留尺寸为〜10 nm的超细SS，大大超过了商业滤纸和微孔膜。

➣创新点2：运行过程中，注入驱动过滤系统的通量达到90.6 g cm-2  h-1，比同等条件下运行的商用聚碳酸酯超滤膜通量高7.2倍。此外，该过滤系统具有良好的可扩展性和可重复使用性，成本低廉。

➣创新点3：BNHFs具有实用性和通用性，可以从土壤污染水、脏河水、融雪污染水和纳米塑料污染水中获得干净的水。

https://doi.org/10.1038/s41893-023-01264-9

4、韩国浦项科技大学Tae-Eun Park等人Nat. Commun. ( IF 14.7 )：在 3D 几何工程透性膜中可扩展生产均匀、成熟的类器官

➣挑战：由于缺乏大规模生产均匀成熟类器官的方法，类器官的应用受到限制。

➣方法：韩国浦项科技大学Tae-Eun Park等人开发了一种新的3D类器官培养平台UniMat，同时解决均一性和成熟度的挑战。该平台由纳米纤维膜构成的V型微孔阵列组成，通过静电纺丝和热成型工艺制造。

➣创新点1：UniMat采用了一个三维几何工程设计的、具有透气性的膜结构，为细胞聚集提供精确的空间约束。UniMat的设计不仅确保了类器官的稳定生长，而且通过3D几何设计的可渗透膜平台，促进了可溶性因子的无限制供应。

➣创新点2：UniMat中的肾类器官成熟程度提高，肾细胞转录物表达增加，体内样细胞类型平衡增加，血管化增强，长期稳定性更好。

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53073-z

5、新加坡国立大学Seeram Ramakrishna院士Nat. Commun. ( IF 14.7 )：通过摩擦电效应的空气吸声降噪机制

➣挑战：利用被动机载吸声器减轻宽带噪声一直是一个长期的挑战，特别是对于波长低于千赫兹的低频人为声音，这需要笨重的材料才能有效吸收。

➣方法：新加坡国立大学Seeram Ramakrishna院士和新科研姚奎采用静电纺丝技术设计了一种基于纤维的摩擦电复合材料（TEC）泡沫，提出了一种利用局部摩擦电效应和原位电能耗散机制进行空气吸声的策略。

➣创新点1：作者建立了一个等效声阻抗模型，以提供潜在吸声机制的理论分析，在最佳条件下，理论最大机械-电-热耦合效率接近 100%。

➣创新点2：通过等效声学阻抗模型的理论分析，结合实验结果，验证了摩擦电效应在多孔纤维复合材料泡沫中对声波吸收的贡献。

https://doi.org/10.1038/s41467-024-53847-5