导语
本期内容,易丝帮精选了东华大学朱美芳院士、华东理工大学刘昌胜院士、南开大学焦丽芳教授、东华大学覃小红教授、中国科学院福建物质结构研究所温珍海团队发表的5篇顶刊论文。主要介绍微/纳米纤维在能量收集与信息传输、脊髓损伤修复、核壳纱线编织超织物、催化剂、能源电池等方面的研究进展,供大家了解。
1、东华大学朱美芳院士&游正伟教授Adv. Mater.(IF 26.8):熔融纺丝制备弹性导电纤维,用于摩擦纳米发电机


➣挑战:弹性导电纤维由于其柔韧性、透气性和可整合性,对于智能纺织品至关重要。虽然传统的共价交联纤维具有优异的性能,但其高粘度限制了熔融加工,并阻碍了与导电填料的有效复合材料形成。目前,基于动态共价键的熔融纺丝技术仍处于起步阶段,没有研究报道使用该技术成功制造共价交联电子导电纤维。
➣方法:东华大学朱美芳院士、游正伟教授、孙巍博士合作,开发了一种共价交联聚氨酯,具有高性能和优良的再加工性能。合成的聚氨酯与导电填料形成均匀的复合体系,通过熔融纺丝生产弹性导电纤维。
➣创新点1:所得到的导电纤维具有高拉伸强度(7.8 MPa),拉伸性(53.5%),耐高温(200°C)和耐溶剂性。制造的纤维被集成到一个恶劣条件下的耐摩擦纳米发电机中,用于信息传输。
➣创新点2:具有负介电常数特性的导电纤维由于其独特的极化行为,使信号输出提高了十倍,为构建先进的摩擦电纳米发电机提供了一种新方法。
https://doi.org/10.1002/adma.202507535
2、华东理工大学刘昌胜院士&陈曦教授 Adv. Sci.( IF 14.1 ):含金属酚网络纳米颗粒的ECM模拟纳米纤维,在脊髓损伤修复中的神经保护和轴突再生


➣挑战:脊髓损伤(SCI)引发继发性病理级联反应,创造敌对的损伤微环境,加剧未受损神经元的死亡,抑制轴突再生,阻碍功能恢复。虽然由脱细胞细胞外基质(dECM)制备的定向电纺丝纳米纤维(NFs)可以模仿天然ECM的拓扑和生物活性线索来引导轴突再生,但它们不能干预这些继发性病理级联反应。
➣方法:华东理工大学刘昌胜院士、陈曦教授合作,预先制备了脊髓源性dECM和Mg-EGCG MPN纳米颗粒(NPs),然后通过共静电纺丝复合形成定向排列的复合纤维支架MPN@dECM NFs。
➣创新点1:这些MPN NPs在酸性SCI微环境中经历pH响应性降解,通过阻断Ca2 +内流释放Mg 2+来减轻兴奋性毒性,通过减少促炎介质释放EGCG来抑制神经炎症。
➣创新点2:在小鼠脊髓损伤模型中,MPN@dECM NFs持续减轻神经炎症和胶质瘢痕,改善再生抑制微环境,从而不仅保护未受损的神经元免受继发性退化,而且还增强了dECM介导的轴突再生。存活的神经元和再生的轴突协同促进运动功能的恢复。
https://doi.org/10.1002/advs.202513825
3、东华大学覃小红教授&王黎明教授 Adv. Fiber Mater.( IF 21.3 ):核壳纱线编织超织物:集成自主汗水输送和辐射排汗冷却


➣挑战:虽然仿生蒸发冷却机制被认为是提高人体户外热管理效率的关键途径,但传统面料的结构限制和传热效率瓶颈导致汗液滞留,加剧了皮肤热负荷,制约了微环境舒适调节目标的实现。
➣方法:东华大学覃小红教授&王黎明教授通过成熟的织造技术,创新地将包芯-壳纱织造成具有单向汗液传输和三种冷却模式的超织物。通过等离子体处理在织物中形成的梯度润湿结构,可以将液态水从皮肤中抽出,扩散到织物外层快速蒸发(0.41 g h−1),在棉质材料的汗液蒸发领域处于领先地位。
➣创新点1:同时,在壳纳米纤维中加入导热物质,提高了棉织物的汗液冷却利用率,通过汗液蒸发使皮肤温度额外降低3.5℃。
➣创新点2:在室外模拟人体出汗实验中,与蒙皮棉织物相比,皮肤覆盖超织物的温度降低了 7 °C。由于其优异的性能,这种超织物可以为开发热湿舒适纺织品提供有希望的设计指南。
https://doi.org/10.1007/s42765-025-00628-4
4、南开大学焦丽芳教授&青岛大学杨磊等人Angew (IF 16.9):具有调节各功能位点固有活性的多位点催化剂,实现高效析氢反应


➣挑战:钌正在成为碱性水电解中析氢反应 (HER) 的一种有前途的催化剂。然而,水解离的高能垒和不适当的氢吸附能量往往阻碍了它们的催化效率。
➣方法:南开大学焦丽芳教授与青岛大学杨磊副教授、青岛科技王晓君副教授合作,通过静电纺丝和热处理的方法,开发了具有丰富孪晶界的Ru-Fe7C3纳米颗粒包埋碳纳米纤维(Ru-Fe7C3@CNF)的异质结催化剂,用于高效碱性HER。
➣创新点1:多尺度表征分析表明,在Ru和Fe7C3之间功函数(ΔΦ)差异的驱动下,电子从Fe7C3相转移到Ru相,再加上双界位错的应力效应,共同改变了Ru-Fe7C3@CNF催化剂的电子构型,从而提高了本征催化效率。
➣创新点2:该催化剂表现出优于商用Pt/C的HER性能。此外,利用Ru - Fe7C3@CNF//NiFe LDH组装的阴离子交换膜电解在1.67 V电压和0.5 A cm−2电流密度下工作,并在300 h内保持显著的稳定性。
https://doi.org/10.1002/anie.202517861
5、中国科学院福建物质结构研究所温珍海Nano-Micro Lett. (IF 36.3):项链状多孔碳纳米纤维复合材料,助力高性能钠离子电池


➣挑战:锰基硫族化合物由于其较高的理论比容量、丰富的天然储量以及环境友好性,作为钠离子电池(SIBs)的负极材料具有巨大的潜力。然而,其应用受到循环稳定性差的限制,这是由于在循环过程中存在严重的体积变化,并且由于其复杂的晶体结构导致反应动力学缓慢。
➣方法:中国科学院福建物质结构研究所温珍海团队采用了一种高效且直接的策略,通过静电纺丝和硬模板法将单相多孔纳米立方体MnS0.5Se0.5原位封装到碳纳米纤维中,从而形成了项链状的多孔MnS0.5Se0.5@N-碳纳米纤维复合材料(MnS0.5Se0.5@N-CNF)。
➣创新点1:硒的引入对MnS0.5Se0.5的组成和微观结构产生了显著影响,包括产生额外缺陷的晶格畸变、化学键的优化以及纳米空间限制设计。原位/非原位表征和密度泛函理论计算证实,这种MnS0.5Se0.5@N-CNF减轻了体积膨胀,并促进了Na+/电子的转移
➣创新点2:MnS0.5Se0.5@N-CNF负极展现出了优异的储钠性能,其特点是具有较高的初始库仑效率(90.8%)、高倍率性能(在10 A g-¹电流密度下容量为370.5 mAh g-¹)以及长循环寿命(在5 A g-¹电流密度下可循环超过5000次)。
➣创新点3:以MnS0.5Se0.5@N-CNF为负极、Na3V2(PO4)3@C为正极组装的MnS0.5Se0.5@N-CNF//NVP@C全电池,可提供高达254 Wh kg-¹的能量密度。
https://doi.org/10.1007/s40820-025-01767-4