400-8910-119
首页 > 应用案例 > 环保材料 > 详情
5篇《Nature Communications》!“静电纺丝&纳米纤维”最新研究成果!
2026/4/22 16:11:02 admin

导语

本期内容,易丝帮精选了近期发表于《Nature Communications》的5篇重磅研究成果,来自东南大学、天津工业大学、福州大学/厦门大学、韩国科学技术院等顶尖团队。这些研究聚焦静电纺丝与纳米纤维技术,在辐射冷却纺织品、高性能气凝胶隔热材料、可降解透明口罩、可拉伸声学传感器以及新型纳米转印工艺等领域取得了突破性进展。以下是核心亮点速览,供大家学习和参考!


1、东南大学钟文琪教授&赵东亮教授:集成光谱选择性的辐射冷却纺织品


1.png

image (1).png



➣挑战:大气窗口(8-13微米)光谱选择性辐射冷却纺织品能够最大限度减少来自环境的热量吸收,尤其在城市热岛条件下效果显著。然而,汗液具有宽波段发射特性,会大幅降低这种光谱选择性。


➣方法:东南大学钟文琪教授&赵东亮教授团队,设计了一种具备定向排汗功能的集成式光谱选择性辐射冷却纺织品。内嵌的锥形微结构可实现汗液的快速传输与排出,保持辐射表面干燥,从而维持光谱选择性。


➣创新点1:通过在聚乙烯醇缩丁醛纤维中掺入20wt%的氮化硅颗粒,该纺织品在大气窗口内的发射率达83.8%,在非大气窗口(2.5-8μm和13-20μm)内的发射率为43.3%,太阳反射率达92.8%。


➣创新点2:出汗后,其大气窗口发射率仍保持84.4%,非大气窗口发射率为45.4%,展现出优异的光谱保持性能。户外实验表明,该光谱选择性纺织品比宽波段纺织品和棉布分别低2.8℃和7.3℃,凸显了其在炎热城市环境中用于个人辐射冷却的潜力。

https://doi.org/10.1038/s41467-026-71966-z


2、天津工业大学庄旭品教授等人:兼具高机械强度与柔性的仿生多孔气凝胶纤维,用于隔热纺织品


image (2).png

image (3).png


➣挑战:将高机械强度、柔软性与高效隔热性能集成于同一种气凝胶材料中是一项重大挑战。


➣方法:天津工业大学庄旭品教授与瑞士洛桑联邦理工学院马友伟博士团队,受企鹅羽毛的启发,通过在湿纺过程中精确调控共价键与非共价键相互作用,将芳纶纳米纤维(ANFs)组装成具有分级结构的气凝胶纤维。


➣创新点1:该工艺首先对去质子化的芳纶纳米纤维溶胶进行交联,形成多孔细胞结构,随后通过酸诱导凝胶化,借助氢键形成刚性外壳。该外壳赋予纤维高达74.6MPa的高拉伸强度,而多孔芯层则使其具备优异的柔软性,弯曲应力和压缩应力分别低至33.8kPa和39.8kPa。


➣创新点2:该工艺具有可规模化特点,可制备兼具染色性、疏水性、阻燃性、耐湿性和耐化学性的大型织物。该织物展现出良好的隔热性能,0.9mm厚的样品隔热效果优于厚度大得多的商业产品,包括2.5mm厚的毛衣和15mm厚的夹克。

https://doi.org/10.1038/s41467-026-71723-2


3、福州大学钟舜聪教授&厦门大学郑高峰教授等人:基于仿生分形纳米纤维设计半透明环保口罩,高效过滤PM0.3


image (4).png

image (5).png


➣挑战:口罩是重要个人防护装备,主流 N95 口罩靠聚丙烯熔喷静电过滤,但在潮湿环境易失效,且难以降解污染环境。静电纺丝结合可降解材料是理想解决方案,不过如何在保证高效过滤的同时,减少用料、提升佩戴舒适度与透光性,仍是行业难题。


➣方法:厦门大学郑高峰教授、加州大学伯克利分校林立伟教授、福州大学钟舜聪教授及邵尊桂副研究员等人合作,提出了一种利用玉米醇溶蛋白实现高效纳米制造的策略。静电纺丝工艺可对流体射流进行可控分裂,无需添加杂质赋形剂,即可制得由精细分形纳米纤维构成的口罩。


➣创新点1:该工艺基于偶极力诱导界面波动机制,所制备的口罩不仅空气过滤性能卓越,远超商用N95口罩,还能将重量和厚度均减半。


➣创新点2:材料用量的大幅减少赋予口罩良好的光学透明度,可实现无遮挡的面部识别。关键的是,纯玉米醇溶蛋白成分使口罩具备可再加工性,有助于进一步节约资源。

https://doi.org/10.1038/s41467-026-71413-z


4、东南大学吴俊教授&游雨蒙教授&熊昱安博士:静电纺丝制备应变增强型可拉伸分子铁电声学纤维


image (6).png

image (7).png


➣挑战:分子铁电体是一类有机 - 无机杂化结构材料,其压电系数可与传统氧化物陶瓷相媲美,同时具备丰富的组分与结构可调性,已成为适用于人体界面高频声学传感的极具潜力的材料。然而,这类材料固有的脆性与相对较高的模量,阻碍了其在动态可变形界面上的实际应用。


➣方法:东南大学吴俊教授、游雨蒙教授、熊昱安博士合作,报道了一种通过静电纺丝技术将分子铁电晶体TMCM-CdCl₃引入柔性热塑性聚氨酯(TPU)基体中制备可拉伸分子铁电声学纤维。


➣创新点1:TMCM-CdCl₃与TPU之间的分子间相互作用以及电极与纤维之间的互锁层状结构,赋予了该纤维声学传感器高拉伸性(拉伸应变>100%)、高力传感灵敏度(4.36 V/kPa)和宽频声学传感范围(30-5000 Hz)。


➣创新点2:研究提出并验证了应变诱导的灵敏度增强效应——传感器在拉伸状态下的声学灵敏度从15.03 mV/dB提升至30.16 mV/dB。该声学纤维即使在原始和20%拉伸应变状态下采集的混合语音数据中,仍能保持97.05%的高语音识别准确率。

https://doi.org/10.1038/s41467-026-71417-9


5、韩国科学技术院Inkyu Park &韩国机械材料研究院Jun-Ho Jeong等人:一种基于水漂浮的纳米转印技术


image (8).png

image (9).png


➣挑战:分将功能性纳米结构集成到各类三维表面上,对于全息术、传感器和扩展现实等广泛应用具有重要意义。纳米转印(nTP)因其高通量和高分辨率的特点,已成为一种主流方法。然而,传统的纳米转印技术通常需要使用有毒溶剂、粘合剂或进行热处理,这限制了兼容基底的范围。


➣方法:韩国科学技术院 (KAIST) Inkyu Park、韩国机械材料研究院 (KIMM)  Jun-Ho Jeong、韩国大学Junseong Ahn团队合作,提出了一种受水转印技术启发的、基于水浮法的纳米转印(WF-nTP)技术。在该技术中,纳米结构漂浮在水面上,通过舀取工艺转移到目标基底上。


➣创新点1:WF-nTP 可将金、铂、钯和镍纳米网共形转移到各类基底上,包括具有微米/纳米级粗糙度的曲面光学透镜、光纤和植物叶片。通过调节水浴的表面张力,该技术还可实现向疏水表面的转移。


➣创新点2:为体现工艺的通用性,本文展示了两个代表性应用:用于农药检测的多层表面增强拉曼散射(SERS)纳米网的制备,以及将钯纳米网集成到电纺纤维上用于高灵敏度氢传感。

https://doi.org/10.1038/s41467-026-70902-5


网友评论 请遵循相关法律法规,理性发言
回复
查看更多回复

分享