摘要：为进一步深入研究静电纺丝技术及Janus微纳米纤维的可控制备,使具有非均质结构特点的Janus纤维材料在多功能复合材料领域得到更广泛的应用。近年来,随着静电纺丝技术的不断发展,Janus纤维的纺制工艺逐渐从纺丝装置拓展、纺丝参数优化以提高纤维并行率,逐渐向纤维形貌多样化、结构多级化及组成多相化的导向性设计方向发展,以推动Janus纤维在多功能复合材料领域的快速发展。本文综述了基于静电纺丝技术所制备的并轴及同轴结构的Janus微纳米纤维,比较说明了不同结构Janus微纳米纤维的制备方法、形成机制及结构调控等方面的研究进展及成果,并进一步表明了静电纺丝技术在实现Janus纤维微纳米尺度导向性结构控制方面具有广泛的应用潜力。

摘要：大规模储能设备的快速发展对锂离子电池的能量密度提出了更高要求,负极材料作为锂离子电池的重要组成部分,对电池的性能提升起着关键作用。但目前商用电池负极以导电性能良好的石墨类材料为主,其普遍存在能量密度低、倍率性能差等缺点。而新一代硅碳负极尽管可以提升负极比容量,却仍存在多种问题,包括体积膨胀、倍率性能差、循环寿命短等。因此,开发新型负极材料以实现具有更高能量密度、更长循环寿命和更优异倍率特性的锂离子电池十分重要。高电压静电纺丝作为一种制备柔性纳米纤维的常用方法,用其制备柔性负极材料有望提高电池的能量密度并解决其他相关问题,具有极大的发展前景。因此,本文综述了静电纺丝在制备关键锂离子电池负极材料的设计策略和研究进展,包括碳基、钛基、硅基、锡基以及其他金属化合物,并对未来电纺负极材料的发展方向进行了展望。

摘要：为了探索ETPE基多元含能复合纤维的静电纺丝制备工艺,以聚叠氮缩水甘油醚基热塑性弹性体(GAP-ETPE)为聚合物黏合剂,CL-20、纳米铝粉(n-Al)作为高能组分,采用静电纺丝技术制备了GAP-ETPE基超细含能复合纤维,并对溶剂、前驱液质量分数、固相组分配比等关键工艺参数进行了优化;采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物形貌进行了表征,采用DSC法分析了复合纤维的热分解性能;测试了复合纤维的机械感度。结果表明,GAP-ETPE基含能复合纤维静电纺丝制备最佳溶剂为丙酮,产物成丝均匀、表面光滑;在GAP-ETPE/CL-20质量比为3∶7、前驱液质量分数为50%时,二元超细含能复合纤维(CL_(x)-ETPE_(y)-Z)的成丝效果最优,平均直径约为2480nm;在铝粉质量分数为10%、前驱液质量分数为50%时,三元超细含能复合纤维(CL-Al_(m)-ETPE-Z)的成丝效果最优,平均直径约为930nm;相比于CL-20,CL_(7)-ETPE_(3)-50含能复合纤维热分解峰值温度提前了29℃,加入n-Al之后热分解峰值温度提前了32℃,且优于物理共混物(PM);与CL-20的感度(P=100%、H_(50)=17cm)相比,GAP-ETPE/CL-20和GAP-ETPE/CL-20/Al含能复合纤维的摩擦感度(32%和48%)和撞击感度(29cm和43cm)均大幅降低,且低于同配方的物理共混物。

摘要：背景:静电纺丝多孔纳米纤维是一种具有优良性能和可设计性的材料,将传统中药与其联合构建新型中药控释系统是实现中药的控制释放和提高生物利用度的有效途径,具有广阔应用前景。目的:综述静电纺丝中药控释系统的构建方法及其在医学领域相关研究进展。方法:以“静电纺丝,中药,药物载体,释药系统,组织工程,敷料”为中文检索词,以“electrospinning,traditional Chinese medicine,drug carrier,drug delivery system,tissue engineering,dressing”为英文检索词,检索中国知网、PubMed和Web of Science数据库的关于静电纺丝中药控释系统的研究应用文献,检索时间范围为2013-2023年,最终纳入62篇文献进行综述分析。结果与结论:①构建电纺多孔纤维中药控释系统的关键要素为基质材料、中药成分和载药方式。②电纺多孔纤维中药控释系统的构建可依据应用场景和治疗目的进行,首先选定中药成分种类,然后依据药物特性选择与其适配的聚合物基体及溶液,最后依据释药需求设计纤维结构并采用适宜的载药方式。③目前在电纺纤维中药控释系统中所应用的药剂以易制备纺丝溶液的植物中药提取物为主,缺少动物中药和矿物中药的系统研究。④共混载药是研究应用最多的载药方式,且通过对溶液理化性质的优化和负载物质多样性的选择不断扩展其释药特性和适应场景;同轴、多轴及顺序纺丝等载药方式可以制备具有多层成分性质不同的复合纤维,具有广阔发展前景。⑤电纺纤维中药控释系统早期应用集中于医用敷料方面,利用中药活性成分的抗菌止血功能,近年来发现中药某些成分能促进细胞黏附增殖分化,开启了组织工程领域的探索研究。⑥目前对电纺多孔纤维中药控释系统的研究主要集中在对负载材料、工艺、理化性能、生物性能的表征和优化上,而对机制的研究较少,其在临床中的应用尚未普及,在体内的不良反应尚不明了,对其降解行为与释药行为的相互影响也缺乏研究。⑦未来研究中需要考虑:通过改善中药与纺丝溶剂的理化性能和加大中药活性成分的提纯以扩大非植物中药的应用范围,对中药成分的治疗效果和作用机制进行全面研究,并阐明控释系统的降解行为与释药行为的相互影响规律,在更准确的机制下实现中药与电纺纳米纤维更完美的联合和应用。

摘要：采用静电纺丝工艺,以可生物降解的聚丁二酸丁二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)为原料,改性埃洛石纳米管(HNTs)为驻极体,制备了HNTs/PBST复合纳米纤维膜,探讨了HNTs对PBST纳米纤维膜的形貌、结构及空气过滤性能的影响。实验结果表明,改性HNTs添加量为10%(w)即可使PBST纳米纤维直径细化,协同增强了纳米纤维膜的物理筛分效应及静电吸引能力,显著提升了材料的综合过滤性能,HNTs/PBST复合纳米纤维膜对PM0.3的过滤效率高达96.67%,且过滤阻力仅为90.5 Pa。

摘要：背景:计算机辅助设计下,熔体静电纺丝直写技术可以精确构建具有特定形貌的3D组织工程支架,在组织工程领域已经引起越来越多的关注。目的:阐述熔体静电纺丝直写技术近年来在组织工程中的应用进展。方法:利用PubMed、中国知网数据库检索有关熔体静电纺丝直写技术应用于组织工程的文献,检索时间范围为2008年3月至2023年2月,以“melt electrowriting,melt electrospinning,electrospinning,tissue engineering,scaffold,regeneration”为英文检索词,“熔体直写,静电纺丝,组织工程”为中文检索词,通过阅读文题和摘要对文章进行初步筛选,最终纳入69篇文献进行综述。结果与结论:①相较于传统的静电纺丝技术,熔体静电纺丝直写技术可以实现纤维的逐层精确沉积,更好地模拟天然组织的复杂结构;相比于其他3D打印技术,熔体静电纺丝直写技术可以制备更小直径的纤维,形成高度有序的多孔结构;②通过与其他支架制备技术或材料相结合,如熔融沉积建模、溶液静电纺丝技术、水凝胶等,熔体静电纺丝直写技术在制备复杂组织工程支架方面表现出巨大的潜力,为实现复杂组织的再生提供了一定可能;③复杂组织再生往往同时涉及血管、神经和软硬组织,血管和神经再生对于实现组织的生理性重建具有重要意义,软硬组织因其不同的生物、力学性能,实现二者的协调再生具有一定的困难,熔体静电纺丝直写技术可制备多尺寸、高孔隙率、良好生物相容性的支架,在仿生支架构建领域具有一定的优势。

摘要：环境能源的利用可以有效缓解资源匮乏和电池污染带来的负面影响,其中风能是最具有潜力的能源之一。为了有效的利用生活中的风力,设计了一种颤振式的摩擦纳米发电机,其工作模式为接触独立层模式。该发电机以静电纺丝膜聚丙烯腈和聚偏氟乙烯作为摩擦材料,研究了风速、器件间隙、颤振膜尺寸对频率和电输出信号的影响。结果表明:PAN静电纺丝膜用作摩擦正极层,具有极好的机械性能、耐高温稳定性。选用PVDF静电纺丝膜作为负摩擦电级,PVDF静电纺丝膜具有较高的耐磨性和极化程度。F-TENG的最大输出功率可以达到164.6μW,短路电流为9.69μA,开路电压约为112.3 V。风力驱动的F-TENG可以点亮最少150个商业用LED。通过和整流装置的连接可以为小功率用电器(计算器)进行供电。拓展了静电纺丝膜在摩擦纳米发电机上的应用。

摘要：光催化材料可转换太阳能为化学能,实现水体污染物降解、制氢等功能,在清洁能源与环境保护方面具有广阔的应用前景。静电纺丝法制备的陶瓷纤维是备受关注的光催化材料之一。目前,光催化技术的发展主要受限于光响应范围和载流子利用率。优化光催化过程的效率仍然存在许多挑战。本文首先对光催化过程的基本原理和技术瓶颈进行了阐述,并简述了静电纺丝制备陶瓷纤维的原理及方法。系统介绍了在静电纺丝陶瓷纤维中,通过前驱体成分设计、静电纺丝参数控制、热处理工艺调控等工艺设计,利用掺杂、表面等离子共振、上转换发光等策略,拓展可见光吸收范围的方法。同时,阐释了在电纺陶瓷纤维中构筑各类异质结构进而调控载流子迁移路径的方法。最后,本文对静电纺丝法制备的陶瓷纤维在光催化领域的潜在研究方向进行了总结与展望,以期能推动新型陶瓷纤维光催化材料的发展。

摘要：为解决低产量、针头堵塞和溶剂挥发的问题,设计了一种闭式线型静电纺丝装置。研究了工作电压、纺丝距离、旋转速度和聚合物溶液浓度4个工艺参数对PVDF纳米纤维形貌的影响,应用响应面法建立工艺参数与纳米纤维直径的多元回归模型,评价这4个工艺参数对纳米纤维直径的影响。单因素实验获得的纳米纤维平均直径(MFD)为84.99~233.65 nm,相对标准偏差(RSD)为29.28%~38.98%。研究结果表明,在一定条件下,PVDF纳米纤维MFD受聚合物溶液浓度和纺丝距离影响显著,受工作电压和旋转速度影响不显著;PVDF纳米纤维MFD随溶液浓度、工作电压、旋转速度的增大而增大,随纺丝距离的增大而减小;并得出上述4个因素对PVDF纳米纤维MFD的影响由大到小依次排序为:聚合物溶液浓度、纺丝距离、喷头转速、工作电压。

摘要：更大的比表面积、更丰富的界面组成及更高效的传质路径是构筑多元催化体系,实现催化剂效率提升的关键.中空纳米纤维具有的多元空腔结构赋予其比表面积和界面组成上广阔的调变空间,使其成为制备高效异相催化剂的理想平台.静电纺丝技术的发展为中空纳米纤维的可控制备提供了更简易高效的方法,促进了中空纳米纤维的结构创新和应用扩展.本文从构筑策略、结构特点及结构与性能的对应关系3个角度总结了基于静电纺丝法制备的不同组成和形态的中空纳米纤维材料在催化领域(包括光催化、电催化、热催化)应用中的独特优势.首先展示了创新的静电纺丝方法结合后续工艺制备的中空纳米纤维的不同结构形态,然后梳理了基于中空纳米纤维构筑高效催化剂的研究进展,最后展望了中空纳米纤维在催化领域应用的未来发展趋势,以期为高效异相催化剂的设计提供有益的参考.