在面向下一代智能光电子器件的发展进程中，静电纺丝正逐渐从一种传统制备方法，转变为具有平台通用属性的关键技术。它不仅具备高效、可规模化的制备能力，更重要的是能够在纳米尺度上实现对纤维结构的精细调控。由此构建的纳米纤维体系，兼具高比表面积、结构可设计性以及性能可调性，为光电器件的多功能集成提供了新的可能。相较于传统材料与工艺，这种“结构可编程”的一维体系正在展现出独特优势。然而，尽管相关研究不断推进，该领域仍缺乏对结构–性能-应用关系的系统总结，以指导面向器件集成与规模化应用的通用策略。该问题也在一定程度上制约了静电纺丝材料从实验研究走向智能应用的进程。

近日，湖南大学孟优教授联合香港城市大学何颂贤（Johnny C. Ho）教授在期刊《Chemical Society Reviews》上发表综述“Intelligent optoelectronics and electronics based on electrospinning technology”。湖南大学为第一署名单位，论文第一作者为湖南大学半导体学院（集成电路学院）博士研究生辛淑文，湖南大学和香港城市大学为共同通讯单位。该论文全面总结了静电纺丝技术近期在智能光电子器件方面的研究进展，重点分析了通过结晶度调控、缺陷工程和异质结构设计等机制设计纳米材料结构，揭示了这些微尺度策略如何提升器件的性能与多功能性。此外，讨论了静电纺丝技术的广泛影响及当前面临的技术瓶颈，指出了未来研究的关键机遇。最后，强调需要发展精准的多尺度工程与创新设计，以推动静电纺丝纳米纤维向智能化、多功能化和商业化的应用方向迈进。

图1.：基于静电纺丝技术的光电子器件概述。

综述从宏观层面概括了静电纺丝技术在智能光电与电子器件中的整体应用版图。可以看到，从材料设计到器件实现，再到具体应用场景（晶体管、光电探测、气体传感、神经形态器件和能量收集器件），静电纺丝纳米纤维贯穿始终，体现出其“结构–性能–应用”一体化的核心优势（图1）。

图2：静电纺丝前驱体溶液设计原理。

首先，综述系统梳理了静电纺丝技术的发展脉络。从早期电场作用下液滴变形的基础现象，到泰勒锥理论的建立，再到现代纳米尺度可控纺丝技术的成熟，静电纺丝技术经历了从物理现象认知到工程化应用的演进过程。特别是近二十年，随着纳米表征技术的发展，静电纺丝逐渐成为构筑一维纳米材料的重要手段，为后续光电器件的发展奠定了基础。另外，综述聚焦于材料层面的调控，即前驱体溶液的设计（图2）。不同聚合物（如PVP、PAN、PVDF等）以及溶剂体系，会直接影响溶液的粘度、链缠结程度和静电场分布，从而决定是否能够形成连续稳定的纤维。静电纺丝不仅是一个物理过程，更是一个“化学设计驱动”的体系，通过合理搭配组分，可以赋予纤维独特的光电功能。

图3：静电纺丝喷头和收集器的结构。

在实验过程中，电压、流速以及针尖到接收板的距离等因素共同决定了射流的拉伸程度和固化行为。电压过低，难以形成稳定射流；过高则容易导致剧烈摆动和结构不均一。类似地，流速和距离也需要精细匹配，才能保证溶液在飞行过程中既有足够的拉伸时间，又能充分挥发溶剂。也正是这种多参数耦合，使得静电纺丝具备了高度可调性。通过细致调控实验过程参数，可以在纳米尺度上制备出不同直径、形貌及结构的纳米纤维，为后续器件性能优化提供了关键基础。

图3展示了静电纺丝系统在结构工程层面的可调控性，包括喷头结构（单针、同轴、多针等）以及收集器设计（平板、滚筒、电极阵列等）。这些设计决定了纤维的空间排布和宏观结构，例如随机网络、取向排列或核壳结构。通过这种多尺度结构调控，可以进一步优化载流子传输路径、界面效应以及器件性能，是实现高性能器件的重要手段。

图4：具有可塑性和记忆功能的纳米纤维仿生突触器件。

在前述基础上，综述重点介绍了基于静电纺丝技术的不同应用领域。文章首先从基于静电纺丝的光电器件展开讨论。该部分不仅介绍了光探测器在可调谐响应、自驱动探测和宽光谱探测等方向上的发展，也进一步延伸到光突触器件和多模态神经形态系统（图4）。通过能带调控、手性结构构筑、异质界面设计以及光/电/力等多场耦合，静电纺丝纳米纤维展现出在柔性光探测、类脑感知和边缘信息处理中的应用潜力。

随后，综述进一步聚焦于基于静电纺丝的电子器件。这一部分主要围绕场效应晶体管、气体传感器和摩擦电纳米发电机展开，强调静电纺丝纳米纤维在高比表面积、可调维度以及柔性基底兼容性方面的优势。通过构筑纳米纤维半导体通道、调控表界面反应以及引入纤维网络结构，可以提升电荷输运、分子吸附/扩散和机械能转换效率，为柔性、可穿戴和自供能电子系统提供新的设计思路。

总的来看，从材料制备到器件构建，再到系统级应用，静电纺丝技术正在完成从“方法”走向“平台”的角色转变。它所提供的，不只是纳米纤维本身，更是一种跨尺度调控结构与功能的能力：可以在一根纤维中设计界面，在一个网络中调控传输，在一个器件中实现多功能耦合。正是这种高度的可设计性，使得让它在光电器件、柔性电子乃至智能系统中不断释放潜力。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/cs/d5cs01179e

人物简介：

孟优，湖南大学半导体学院（集成电路学院）教授、博士生导师、边缘器件实验室（Edge Devices Lab）负责人。近年来，重点围绕新型半导体材料与微纳电子器件进行了研究，在Nature Materials、Nature Communications、Science Advances、Advanced Materials等期刊发表论文130余篇，论文引用4800余次，h因子43。已授权中国发明专利11项，申请国际发明专利10项。获国家级海外高层次青年人才项目，湖南省芙蓉计划青年人才项目，山东省自然科学二等奖、香港HKICE青年研究员奖，香港城市大学杰出学术表现奖等荣誉。

何颂贤，香港城市大学协理副校长（企业），材料科学与工程系讲座教授，九州大学材料化学与工程研究所双聘教授。何教授专注于纳米材料、纳米制造和纳米器件的设计，以用于电子、光电子、传感、能量收集等技术应用。至今，发表论文370余篇，h因子为80，引用24000次。他被选为香港研究资助局研究学者（2021），皇家化学会会士（2021），材料、矿物和采矿学会会士（2022），英国物理学会会士（2024）；同时也获得多个奖项，包括香港城市大学杰出研究奖（2024），世界文化理事会特别表彰奖（2018），第48届日内瓦国际发明展金奖（2023，2025）等。