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吴义强院士、胡金莲教授、卢晓峰教授等人发表5篇“静电纺丝”研究新成果
2025/9/10 16:57:40 admin

导语

本期内容,易丝帮精选了中南林业科技大学吴义强院士、吉林大学卢晓峰教授、香港城市大学胡金莲教授、东华大学李晓然教授、哈尔滨工业大学徐洪波副教授团队发表的5篇顶刊论文。主要介绍静电纺丝纳米纤维在电池隔膜、催化剂、伤口敷料、辐射冷却膜材料等方面的研究进展,供大家了解参考。


1、中南林业科技大学吴义强院士Adv. Fiber Mater.( IF 21.3):兼具高强度、高韧性、优异热稳定性CNC/PVA 复合纳米纤维膜


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➣挑战:具有高强度和韧性的多孔膜在能量存储、柔性电子和生物医学应用方面有着很高的需求。然而,平衡力学性能和控制孔隙结构仍然具有挑战性。


➣方法:中南林业科技大学吴义强院士、卿彦教授采用仿生策略,使用改进的静电纺丝技术制造坚固且坚韧的纤维素纳米晶体(CNC)增强聚乙烯醇(PVA)复合纳米纤维。


➣创新点1:通过调整CNC含量和纳米纤维取向,得到的CNC/PVA复合纳米纤维基薄膜具有优异的比强度(156.8 MPa g−1 cm−3)、高韧性(27.3 MJ m−2)和可调孔隙率(68-90%)。这些薄膜表现出优异的热稳定性、增强的电解质润湿性和良好的孔隙结构控制,使其成为有效抑制锂枝晶生长的锂离子电池隔膜。


➣创新点2:与传统的塑料薄膜(如聚丙烯、聚乙烯)相比,CNC/PVA纳米纤维薄膜具有更低的碳足迹和固有的生物降解性。

https://doi.org/10.1007/s42765-025-00606-w


2、吉林大学卢晓峰教授等人Adv. Energy Mater.( IF 26):双功能电催化剂,显著促进肼氧化辅助H2生成


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➣挑战:肼氧化辅助水电解是一种具有低热力学要求和生态友好副产物的有前途的策略,但设计高效的碱性析氢反应(HER)和肼氧化反应(HzOR)双功能催化剂仍然具有挑战性。


➣方法:吉林大学卢晓峰教授、钟梦晓和厦门大学高铭滨副教授合作,提出了一种由低结晶度钌钼(RuMo)合金纳米纤维偶联二氧化钼(MoO2)结构域组成的新型异质结构,作为HER和HzOR的双功能电催化剂。


➣创新点1:优化后的催化剂在10/1000 mA cm-2条件下,HER的过电位为31/170 mV, HzOR在10/500 mA cm-2条件下的工作电位为-0.073/0.028 V,显著优于基准Pt/C催化剂。


➣创新点2:理论计算表明,RuMo合金与MoO2的耦合调节了d波段中心,促进了水的解离,调节了H*吸附,从而实现了优越的HER动力学。异质结构还优化了反应途径,降低了肼脱氢的能垒,提高了HzOR性能。


➣创新点3:用于整体肼分解(OHzS)的组装双电极系统实现了1.52 kWh m−3 H2的低功耗,大大超过了Ru NFs基电池(3.78 kWh m−3 H2)。此外,还构建了一种具有实际应用潜力的可充电锌-联氨电池。

https://doi.org/10.1002/aenm.202501970


3、香港城市大学胡金莲教授ACS Nano ( IF 16 ):自供电纳米纤维刺激阿司匹林/赖氨酸递送预防失神经肌肉萎缩


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➣挑战:去神经支配诱导的肌肉萎缩会在 2 周内导致肌纤维尺寸减少 40%-50%,对肌肉质量和功能产生负面影响。口服非甾体抗炎药(NSAIDs)可使肌肉萎缩减少 20%,但其生物利用度及胃肠道副作用引发担忧。此外,多次肌内注射对患者而言难度较大,这是由于存在耐受性问题,且高剂量会带来不适感。


➣方法:香港城市大学胡金莲教授提出一种自供电明胶纳米纤维膜(NFM),该膜旨在实现阿司匹林 / 赖氨酸(一种非甾体抗炎药)的缓释。这种方法无需反复注射,能直接靶向作用于去神经支配肌肉中的炎症因子和超氧化物。


➣创新点1:该纳米纤维膜可使肌肉重量增加 44%,并改善日常活动中的功能能力。尽管该纳米纤维膜需通过植入方式使用,但其自供电刺激功能有助于改善肌肉质量,并进一步促进药物释放。运动诱导的刺激可通过自供电纳米纤维实现药物递送的智能调控。


➣创新点2:转录组研究证实,该纳米纤维膜通过抑制肾素 - 血管紧张素信号调控肌肉血管生成;而且,阿司匹林 / 赖氨酸的加入进一步增强了其抗炎和抗氧化效果。

https://doi.org/10.1021/acsnano.5c07846


4、东华大学李晓然&王先锋Adv. Funct. Mater( IF19):可喷涂光热纤维水凝胶,用于设计微环境以促进感染伤口愈合


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➣挑战:感染性不规则伤口的治疗仍然是临床实践中最重大的挑战之一。可喷雾水凝胶由于其对不规则伤口的良好适应而引起了人们的广泛关注。然而,开发具有可编程的抗菌、抗炎和再生特性以匹配愈合过程的水凝胶仍然面临着严峻的挑战。


➣方法:东华大学丁彬教授团队王先锋研究员、李晓然研究员通过将金纳米棒(AuNRs)和抗炎药双氯芬酸钠(DS)负载的聚(乳酸-羟基乙酸共聚物)(PLGA)静电纺纤维掺入基质细胞衍生因子1α(SDF-1α)固定化甲基丙烯酸明胶水凝胶中,开发可喷涂和光热纤维嵌入水凝胶敷料。


➣创新点1:得益于 AuNRs 的光热转换特性和 PLGA 短纤维适宜的玻璃化转变温度,水凝胶不仅可以实现光热抑菌作用,还可以通过光触发按需释放 DS 以产生抗炎活性。


➣创新点2:体内实验表明,感染伤口的愈合速度加快。RNA测序分析显示,水凝胶能够抑制炎症反应相关途径。

https://doi.org/10.1002/adfm.202501242


5、哈尔滨工业大学徐洪波副教授&李爻教授Adv. Funct. Mater( IF19):柔性陶瓷辐射冷却膜,兼具高太阳光谱反射率、优异抗紫外线和防火性能


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➣挑战:传统的辐射冷却技术依赖于具有高太阳反射率和红外发射率的聚合物,由于聚合物的抗紫外线老化性和可燃性不足,难以满足建筑耐久性和防火性的要求。


➣方法:哈尔滨工业大学徐洪波副教授、李爻副教授与意大利国家计量院Lorenzo Pattelli教授合作,通过静电纺丝与高温煅烧相结合制备出SiO₂纳米纤维膜,开发了一种全无机柔性陶瓷膜。


➣创新点1:在0.25-2.5µm太阳光谱范围内具有97.8%的超高反射率,在8-13µm大气透明窗口(ATW)波段内具有92.3%的红外热发射率,白天亚环境温度最大下降9.2°C,净辐射冷却功率为128.52 W m−2。


➣创新点2:柔性陶瓷膜可以承受高达1000°C的温度,不易燃,并且在连续0.7 kW m - 2紫外线照射552小时后,太阳波段反射率仅下降1.2%。

https://doi.org/10.1002/adfm.202516949


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