导语
本期内容,易丝帮精选了西北工业大学李鹏教授&香港理工大学郑子剑教授、北航潘曹峰教授、哈尔滨工业大学李斐然副教授、苏州大学赵燕教授、江苏大学邱凤仙教授等人,近期发表于《Advanced Functional Materials》的5篇顶刊文章。主要介绍了纳米纤维在电子敷料、柔性热电纱线、乳液分离、高效个人热管理等方面的研究进展,供大家了解。
1、西北工业大学李鹏教授&香港理工大学郑子剑教授:自供电渗透性电子敷料


➣挑战:慢性伤口以大量渗出、细菌感染和持续炎症反应为特征,对临床管理提出了严峻的挑战。
➣方法:西北工业大学李鹏教授与香港理工大学郑子剑教授、黄琪瑶助理教授合作,开发了一种自供电渗透性电子敷料(SPED),该敷料协同集成了渗出液管理、电刺激治疗和药物输送,以加速慢性伤口愈合。
➣创新点1:SPED结合了具有不对称润湿性的Janus纤维基底,嵌入液态金属电路的摩擦电纳米发电机,以及负载抗菌药物的导电微针。这种设计既可以实现单向渗出液引流,也可以实现随需释放药物的自供电治疗性电刺激(ES)。
➣创新点2:体外研究表明,在ES作用下,SPED能显著促进成纤维细胞的增殖和迁移,并具有较强的抗菌作用。
➣创新点3:在糖尿病小鼠模型中,SPED通过多种协调机制显著加速伤口愈合:促进再上皮化、增加胶原沉积、诱导M2巨噬细胞极化、减轻炎症和刺激血管生成。此外,其超薄、渗透性和组织粘接性能确保长期穿着舒适。
https://doi.org/10.1002/adfm.202529071
2、北航潘曹峰教授&河南大学曹瑞瑞副教授:一体化柔性热电纱线,集成能量收集、自适应个人热管理和自供能感测


➣挑战:可穿戴热电发电机(TEGs)通过收集人体热量为新兴电子产品提供了一种可持续的途径,但其实际应用受到能量转换效率有限和热舒适性差的阻碍。
➣方法:北航潘曹峰教授、河南大学曹瑞瑞副教授通过同轴静电纺丝和凝固浴湿纺丝相结合,开发了可拉伸热调节TE纱线(STRTEYs)。由此得到的壳芯纳米纤维基STRTEYs具有高柔韧性(>35%),出色的自适应相变PTM (110 J/g),长期稳定性和增强的TE性能(σ为32 S/cm, S为46μV/K)。
➣创新点1:通过高效的潜热管理,STRTEYs在有效TE输出持续时间上实现了非凡的≈393秒的延长,显示了PTM和能量收集之间的显著协同作用。
➣创新点2:STRTEYs在储存5个月后保持稳定的TE性能(S = 45.85µV/K),并通过温差稳定性显著提高了TE输出。该掩模集成了STRTEYs,可以实现热能采集和自供电的生理信号实时检测。
https://doi.org/10.1002/adfm.202525233
3、哈尔滨工业大学李斐然副教授:肾小球启发的多层纳米纤维膜,用于高效微/纳米乳液分离


➣挑战:有效地分离水包油微/纳米乳液是一项艰巨的任务。由于液滴粒径分布广且稳定性高,利用“粒径筛分”分离机制的超湿膜经常面临平衡分离效率和通量的挑战,特别是当处理包含极小液滴尺寸的纳米乳液时。
➣方法:哈尔滨工业大学李斐然副教授团队开发了肾小球启发的多层纳米纤维膜(GIM)。该膜通过顺序电纺丝制造,具有梯度孔隙结构,从上到下逐渐减小。
➣创新点1:在纳米纤维膜上涂上一层带有混合电荷的亲水性表面涂层,在膜界面处形成静电相互作用位点,可以与油滴表面的表面活性剂相互作用。这一过程能促进乳滴聚结,加速破乳。
➣创新点2:小球激发纳米纤维膜通过逐步聚并和多级过滤实现高效的乳状液分离。当GIM膜在较宽的液滴尺寸范围内分离乳剂时,分离效率均大于99%,同时保持较高的分离通量。
https://doi.org/10.1002/adfm.202521336
4、苏州大学赵燕教授等人:在相变纤维中实现高热密度和优异机械强度,实现高效个人热管理


➣挑战:相变纤维(PCFs)是一种含有相变材料的纤维,是一种有效的个人热管理方法。然而,由于热能储存能力和机械性能之间的内在权衡,实现同时具有高热密度和强大机械强度的PCFs仍然具有挑战性。
➣方法:苏州大学赵燕教授、张涛副教授等人利用核心-鞘层方法制备了芳纶纳米纤维(ANF)基聚苯乙烯纤维,其结构为ANF鞘层和填充相变十八烷的多孔ANF核心层。乳液模板化、闭孔、高孔隙的ANF核心层具有良好的包覆性和高十八烷负载,从而获得高热密度(199.6 J/g)。
➣创新点1:ANF鞘层和核心层中连续的ANF骨架,加上在制备过程中质子供体辅助质子化,保证了ANF优异的机械强度,拉伸应力可达46.6 MPa,杨氏模量可达1475.4 MPa。
➣创新点2:优异的机械性能使ANF基PCFs在自动剑杆织机上成功织造成织物样品。通过将这种织物集成到救援人员和消防员的服装中,证明了这种织物在高温环境中用于快速冷却和温度缓冲的潜在应用。
https://doi.org/10.1002/adfm.202530359
5、江苏大学邱凤仙教授&张涛教授:基于根-茎-叶的高性能太阳能脱盐仿生三级蒸发系统


➣挑战:太阳能驱动的界面蒸发为缓解全球淡水短缺提供了一条有希望的途径。然而,实现水、盐和热的有效管理仍然是设计光热蒸发系统的关键挑战。
➣方法:江苏大学邱凤仙教授、张涛教授团队,受树根-茎-叶系统分层结构的启发,提出了一种三层仿生方法制造一种三层光热纤维膜,使海水的太阳能脱盐变得高效和稳定。
➣创新点1:这种膜具有空间和功能上的解耦结构:亲水性PAN纤维基底作为根状层,用于快速吸水;PAN@SBMA2中间层模拟茎管系统,通过强水合作用和静电筛选协同调节保水性和排盐;2.0MoS2@PVDF顶层作为叶片启发的光热区,用于局部太阳能热转换和蒸汽。
➣创新点2:得益于这种“根-茎-叶”协同层间设计所提供的水-盐-热协同增强,所得2.0MoS2@PVDF-PAN@SBMA2-PAN (2.0MP-PS2-P)膜实现了高蒸发速率和效率。
https://doi.org/10.1002/adfm.202529093