“電紡取向納米纖維"的研究進(jìn)展分析

與隨機(jī)纖維相比，取向纖維具有更好的力學(xué)性能、更快的電荷傳輸、更規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。因此，如何制備具有的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)性能的取向纖維成為目前靜電紡領(lǐng)域一大熱點問題。本期精選了6篇關(guān)于“電紡取向納米纖維"的最新研究成果，供大家了解學(xué)習(xí)。

1、新加坡國立大學(xué)Seeram Ramakrishna院士等人Adv. Fiber Mater. ( IF 12.958 )：靜電紡取向PCL/明膠支架模擬皮膚ECM，用于抗菌傷口敷料

?挑戰(zhàn)：明膠納米纖維支架具有良好的生物相容性、良好的藥物載體、生物可降解性和良好的生理性能。然而，它們表現(xiàn)出較差的機(jī)械性能，抑制了它們作為傷口敷料的使用。

?方法：新加坡國立大學(xué)Seeram Ramakrishna院士等人將ε-PL加入聚己內(nèi)酯(PCL)/明膠靜電紡絲支架中，在不同轉(zhuǎn)速下收集。然后，用鹽酸多巴胺進(jìn)行交聯(lián)，以提供具有廣泛抗菌活性的高增殖敷料。

?創(chuàng)新點1：靜電紡PCL/明膠支架的纖維取向排列提高了其抗拉強(qiáng)度和模量。納米纖維墊是高度親水的，這對高效的傷口敷料至關(guān)重要。

?創(chuàng)新點2：另外，取向納米纖維墊比隨機(jī)排列的納米纖維墊顯示更多的細(xì)胞遷移，這更有利于傷口愈合。

2、東華大學(xué)覃小紅教授Nano Energy ( IF 19.069 )：共軛靜電紡絲連續(xù)制備納米/微取向纖維構(gòu)建防水和透氣織物摩擦納米發(fā)電機(jī)

?挑戰(zhàn)：電子紡織品已發(fā)展成為多功能柔性電子平臺。然而，由于加工方法，例如涂覆，織物被賦予了電子功能，但卻削弱了其原有的性能。

?方法：東華大學(xué)覃小紅和中科院納米能源所蒲雄研究員合作利用共軛靜電紡絲制備了一種納米/微芯鞘紗為基礎(chǔ)的防水透氣織物摩擦電納米發(fā)電機(jī)(CSYF TENG)，用于能量收集、自供電濕度和力傳感系統(tǒng)。

?創(chuàng)新點1：與包覆紗不同的是，采用一步共軛靜電紡絲技術(shù)制造了單軸向排列的CSYs，其中有序的納米纖維緊緊包裹在導(dǎo)電纖維周圍。

?創(chuàng)新點2：由于分層結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，CSYF TENGs 表現(xiàn)優(yōu)異的電輸出性能，具有出色的耐用性和生物力學(xué)壓力敏感性，在不犧牲織物原有性能的情況下表現(xiàn)出防水性、透氣性和柔韌性。

?創(chuàng)新點3：基于微/納米纖維徑向膨脹的織物結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的濕度管理性能得到體現(xiàn)，電輸出對濕度的快速響應(yīng)(8秒)/恢復(fù)，使CSYF TENG成為理想的自供電濕度傳感器。

3、北京化工大學(xué)劉勇教授團(tuán)隊Int. J. Biol. Macromol. ( IF 8.025 )：靜電紡羥基磷灰石負(fù)載l -聚乳酸取向納米纖維膜補(bǔ)片用于肩袖修復(fù)

?挑戰(zhàn)：肩袖撕裂限制了肩關(guān)節(jié)的活動，嚴(yán)重影響患者的日常生活。由于外科手術(shù)后的高再撕裂率，肩袖修復(fù)在臨床上仍然是一個挑戰(zhàn)。

?方法：北京化工大學(xué)劉勇教授團(tuán)隊采用靜電紡絲法制備了羥基磷灰石(HA)和聚乳酸(PLLA)取向的納米纖維膜，作為一種低成本、可持續(xù)的肩袖補(bǔ)片。

?創(chuàng)新點1：結(jié)果表明，納米纖維膜表面保持粗糙，疏水性減弱。具有良好的細(xì)胞相容性，細(xì)胞沿纖維排列方向排列。

?創(chuàng)新點2：當(dāng)PLLA與HA的質(zhì)量比超過3:1時，隨著HA含量的增加，貼片的誘導(dǎo)能力增強(qiáng)。結(jié)果表明，靜電紡絲聚乳酸-羥基氧化鈣納米纖維膜是促進(jìn)肌腱-骨愈合和降低二次撕裂率的理想補(bǔ)片。

4、北京科技大學(xué)李從舉教授 Chem. Eng. J. ( IF 16.744 )：摻雜SnO2-Sb的取向碳納米纖維用于高效電化學(xué)降解四環(huán)素

?背景：四環(huán)素（TC）是一種低成本的廣譜抗生素，廣泛用于制藥業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)。由于毒性大、去除困難，TC的降解近年來成為研究熱點之一。

?方法：北京科技大學(xué)李從舉教授團(tuán)隊首先通過高速靜電紡絲制備PAN取向納米纖維膜，接著經(jīng)過碳化，得到PAN取向碳納米纖維（ACFs）膜。然后利用水熱法在碳納米纖維表面生長SnO2-Sb納米顆粒得到SnO2-Sb/ACFs復(fù)合膜。

?創(chuàng)新點1：3層SnO2 -Sb/ACFs-3膜在2.5 V的外加電位下可有效降解20 mg/L TC。此外，SnO2 -Sb/ACFs-3膜在使用10次后，表現(xiàn)出優(yōu)異的降解穩(wěn)定性。

?創(chuàng)新點2：取向碳納米纖維表面成功原位生長SnO2-Sb納米顆粒制備出SnO2-Sb/ACFs復(fù)合膜電極，并將其應(yīng)用于電化學(xué)膜反應(yīng)器陽極電催化氧化降解四環(huán)素，獲得了高去除率和循環(huán)穩(wěn)定性。

5、上海科技大學(xué)凌盛杰教授課題組在期刊《ACS Nano》( IF 18.027)：共軛靜電紡絲開發(fā)用于人工智能感知的摩擦納米發(fā)電機(jī)織物

?挑戰(zhàn)：隨著柔性可穿戴設(shè)備的快速發(fā)展，可以感知瞬態(tài)機(jī)械刺激的智能感應(yīng)織物在柔性可穿戴電子產(chǎn)品中具吸引力。然而，迄今為止開發(fā)的大多數(shù)智能感應(yīng)織物僅對例如拉伸、彎曲或扭曲的準(zhǔn)靜態(tài)力敏感。

?方法：上海科技大學(xué)凌盛杰教授團(tuán)隊開發(fā)了一種基于雙共軛靜電紡絲和包芯紡絲協(xié)同使用的電輔助芯紡技術(shù)制備SC-TENG紗線。

?創(chuàng)新點1：雙共軛靜電紡絲使用兩對帶相反電荷的靜電紡絲噴嘴來生產(chǎn)直徑可控且可調(diào)的連續(xù)介電納米纖維。同時，包芯紡絲技術(shù)用于將介電納米纖維覆蓋并加捻在導(dǎo)電紗線周圍，形成皮芯結(jié)構(gòu)。

?創(chuàng)新點2：制備的紗線具有良好的機(jī)械特性，拉伸強(qiáng)度可達(dá)264±22 MPa，失效應(yīng)變?yōu)?.3±0.3%。即使在超過10萬次彎曲測試后，該紗線的納米表面未觀察到明顯變化。

?創(chuàng)新點3：該SC-TENG顯示出高靈敏度，快速響應(yīng)時間為5ms，最小檢測限為0.41mN，可以檢測到輸出電壓峰值曲線之間特定材料的微小差異。

6、蘭州大學(xué)蘭偉教授等人Adv. Funct. Mater. ( IF 19.924 )：靜電紡取向納米纖維構(gòu)建可穿戴柔性透明熱療片

?挑戰(zhàn)：可穿戴型熱療技術(shù)可在不干擾日常活動的情況下進(jìn)行高效腫瘤治療，具有較高的臨床應(yīng)用價值和社會意義。然而，在臨床實踐中，這種可穿戴設(shè)備對局部熱療的廣泛適應(yīng)受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

?方法：蘭州大學(xué)蘭偉教授等人以超長取向銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)為焦耳熱發(fā)生器，并用多種高分子材料將其固定、封裝，構(gòu)建成柔性透明熱療片。

?創(chuàng)新點1：該熱療片具有高透明度和高導(dǎo)電性，可貼合人體皮膚，在0.7 V超低電壓下可加熱到42℃熱療溫度，可實時監(jiān)測皮膚變化，避免燙傷，同時可與其他檢測設(shè)備聯(lián)用檢測生理指標(biāo)，例如熱療同時可在線檢測血氧指數(shù)。

?創(chuàng)新點2：與隨機(jī)銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)相比，取向銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)具有了優(yōu)異的透明性、導(dǎo)電性和加熱性能。在92％透明度下，方塊電阻僅為1.4Ω，當(dāng)電壓為1.2 V時，取向銀納米纖維網(wǎng)絡(luò)可迅速升溫至56℃。