DOI:10.1016/j.pmatsci.2020.100704
導電聚合物（CPs）具有可調節的物理/化學特性、機械柔性、重量輕、摻雜可逆、良好的生物相容性和可批量生產等優點，因此有望成為許多基本應用中的有機半導體。但是，CPs在常規處理方法中尚未實現其預期的應用潛力。電紡絲是一種簡單且高度通用的技術，可用于由各種聚合物和復合材料大量制備連續超細纖維。電紡纖維具有均勻性、多孔性、大比表面積和高機械強度等優點，從而為CPs打開了新的應用領域，解決了許多與聚合物適用性相關的問題。但是，由于CPs易溶且易碎，因此需要特定的靜電紡絲策略。為了解決這個問題，研究人員已開發出不同的方法，包括將CPs直接電紡到纖維中、CPs和其他可紡載體聚合物的共混靜電紡絲以及合成電紡纖維-模板。本文綜述了近年來利用靜電紡絲技術制備CP基超細纖維的研究進展，并對其導電性、潤濕性、機械性能和熱性能等進行了表征，上述性能均可通過改性進一步加以改善。重點介紹了電紡CP超細纖維在生物/化學傳感器、人造肌肉、神經電極/界面、組織再生、受控藥物釋放、柔性/可拉伸電子設備、能量存儲和電磁干擾屏蔽材料中的潛在應用。此外，還提出了當前的挑戰和未來的機遇。
圖1.（a）幾種CPs的化學結構。（b）CPs的電導率范圍。
圖2.電紡結構的各種形態和微觀結構：（a）直纖維，（b）微球，（c）微型杯，（d）納米多孔纖維，（e）微型絲帶，（f）螺旋纖維，（g）一維膠體組裝，（h）中空纖維，（i）具有四個通道的微管，（j）具有五個通道的微管。
圖3.示意圖顯示了使用定向電紡PLGA芯/PEDOT殼微纖維模板合成PEDOT微管。
圖4.同軸電紡絲的裝置示意圖。
圖5.PANI納米管的制備過程，PANI納米結構的透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。
圖6.PEDOT納米纖維的兩步制備示意圖。（a）靜電紡絲設備和電紡后PVP納米纖維的SEM圖像，（b）EDOT聚合后氣相聚合體系和PEDOT/PVP納米纖維的SEM圖像。
圖7.CP基纖維陣列和扭曲的纖維微繩的SEM圖像。（a）由滾筒收集的定向PANI/PVDF陣列。（b）通過往復式電紡絲裝置制備的卷曲的PEDOT:PSS/PVP的定向纖維陣列。（c）通過扭曲纖維陣列獲得的扭曲的PANI/PVDF微繩。
圖8.光學圖像顯示了單電紡纖維的電導率測量值。（a）具有預圖案化金電極陣列的SiO2/Si晶片。小金正方形的邊長是50μm。（b）沉積在兩個電極上的單電紡纖維。
圖9.定向PCL和PCL/PANI納米纖維的機械性能（PCL，0 wt％PANI；PCL/PANI-1，1 wt％PANI；PCL/PANI-2，2 wt％PANI；PCL/PANI-3，3 wt％PANI）：（a）應力-應變曲線、（b）拉伸強度、（c）斷裂伸長率和（d）楊氏模量。與純PCL納米纖維相比有顯著性差異（P<0.05，n=5）；與PCL/PANI-1納米纖維相比有顯著性差異（P<0.05，n=5）。
圖10.（a）PANI-PAN同軸納米纖維的SEM照片，（b）PANI-PAN同軸納米纖維的TEM照片，（c）PANI-PAN納米纖維膜的潤濕角測試，（d）在PFOS摻雜的PANI-PAN同軸納米纖維上，接觸角作為探測液體pH值的變量。
圖11.純PPY、電紡PVDF膜以及由不同濃度（a）0.01 mol L-1、（b）0.05 mol L-1和（c）0.1 mol L-1的PY聚合濃度制備的PPY/PVDF復合纖維的TG曲線。通過6小時反應制備摩爾比為2/1的復合材料。
圖12.（a）顯示通過電紡絲制備電化學生物傳感器的制備過程示意圖。（b）PPY-MWNTs-PA6電極的SEM圖像。（c）用于各種dsDNA-MB（雙鏈DNA-亞甲基藍）電極的DPV（差分脈沖伏安法）。插圖：相關的校準圖，其為wtp53濃度的變量，范圍為0.1 pM至100 pM。
圖13.（a）插圖顯示了通過將NH3連續注入測試室而獲得的SPEEK/PPY納米纖維的氣體響應逐漸增加。（b）室溫下氨濃度為500 ppm時SPEEK/PPY納米纖維的響應/恢復曲線。（c）SPEEK/PPY核殼納米纖維檢測NH3的示意圖。
圖14.（a）顯示用于制備電紡納米纖維束的改良靜電紡絲裝置示意圖。光學圖像顯示納米纖維束懸在圓錐形平行電極之間。箭頭（F1，F2）表示靜電力方向。（b）在電壓為-0.2至0.8 V的循環中，浸入1 M MSA中的纖維束的電化學驅動性能（應力1.028 MPa，掃描速率5 mV s-1）。（c）電紡PANI/CA（醋酸纖維素）驅動器的SEM和光學圖像。（d）由正弦電輸入供電的電紡PANI/CA驅動器的諧波響應，其激勵頻率為0.1 Hz，峰值電壓為3 V；尖端位移的時間歷程。
圖15.顯示用多功能聚合物涂覆的神經微電極的制備過程示意圖：a）未涂覆的微電極，b）靜電紡絲負載DEX的可生物降解納米纖維后，c）用海藻酸鹽水凝膠涂覆，d）然后將PEDOT電極電化學聚合，其位于水凝膠支架內DEX負載電紡可生物降解納米纖維周圍。
圖16.肌管在隨機PCL、定向PCL、隨機PCL/PANI-3和定向PCL/PANI-3納米纖維上分化5天并對細胞核（藍色）和MHC（綠色）進行免疫染色的典型免疫熒光照片。
圖17.在電紡納米纖維降解程度不同的情況下，提出的DEX釋放機理。
圖18.基于定向電紡P3HT納米纖維的有機場效應晶體管的示意圖。
圖19.（a）普通紙質基板上的纖維晶體管的圖示。可以將Au納米片S/D電極轉移到聚苯乙烯-b-聚丁二烯-b聚苯乙烯（SBS）納米纖維墊上，并在兩者之間直接收集P3HT纖維。包含交聯劑和離子分子的溶液吸附在SBS基板的表面上。紫外線輻射有助于在基板和介電層之間形成網絡。金納米片可以轉移到用作柵電極的介電表面上。（b）晶體管的典型SEM圖像。插圖顯示了180個設備陣列的選定區域（15×12）。（c）顯示在ε=0.7下拉伸后觀察到的晶體管陣列拉伸性的數字圖像。（d）在ε=0.7的某個循環后晶體管傳輸特性的變化。在ε=0時進行測量。
圖20.基于靜電紡PEDOT納米纖維的紡織品超級電容器的組裝。（a）紡織層堆疊結構的示意圖，（b）3平方厘米柔性全紡織超級電容器的照片，（c）活性材料（靜電紡PEDOT納米纖維）的電子顯微鏡圖像，（d）隔膜（靜電紡PAN納米纖維）的電子顯微鏡圖像。
