DOI:10.1016/j.polymer.2020.122806
實現生物聚合物的靜電紡絲易用性和無缺陷纖維的關鍵主要在于溶液性質的調節。在這項工作中，研究者通過對溶液的性質及其復合物的電紡形態進行表征，揭示了ε-聚賴氨酸（ePL，Mw?4000000 g/mol）在提高超高分子量聚丙烯酰胺（PAAm，Mw?4000000 g/mol）的靜電紡絲易用性和收獲無缺陷纖維方面的可調效應。ePL的功能是通過取代-CONH2基團之間的分子內氫鍵來促進PAAm的溶劑化，從而使結構域更加松散。研究還發現臨界摩爾比（Rc）為0.9％，這是ePL與PAAm的重復單位之比。高于Rc時，ePL能夠顯著降低PAAm溶液的粘度并促進無缺陷纖維的獲取，這歸因于其相互作用從NH3+/COO-離子對轉變為NH3+/-CONH2氫鍵。最后，作者從生物聚合物復合物的靜電紡絲中總結出，溶劑化和“纏結”的增強是提高靜電紡絲易用性和收獲無缺陷纖維的兩個基礎。
圖1.在30℃時溶液粘度η與剪切速率的函數關系：（a）PAAm溶液，（b）ePL溶液，（c，d）具有不同ePL摩爾比的2.0wt％、3.3wt％PAAm溶液。（a，c，d）中的實線是基于Carreau模型的最佳擬合。
圖2.比粘度ηsp（a）、表面張力γ（b）和電導率（c）與PAAm（黑色）和ePL（紅色）溶液濃度的函數關系圖。
圖3.對于CPAAm=2.0wt％（黑色正方形）、2.5wt％（藍色三角形）和3.3wt％（紅色圓圈）的PAAm-ePL混合溶液，比粘度ηsp（a）、表面張力γ（b）和電導率（c）與摩爾比R的關系圖。
圖4.PAAm溶液在0.5至3.8wt％濃度范圍內的散射強度分布圖（a），CPAAm=3.3wt％的PAAm-ePL復合溶液相對于ePL摩爾比的散射強度分布圖（b），PAAm溶液縮放的相關長度（ξ）與濃度（c）成比例，以及PAAm-ePL配合物的相關長度隨摩爾比R（d）的變化。（a）和（b）中的實線是使用Ornstein-Zernike方程的最佳擬合。
圖5.顯示PAAm-ePL復合纖維隨摩爾比R和PAAm濃度變化的SEM顯微照片（a）。顯示纖維直徑分布隨摩爾比和PAAm濃度（b，c，d）變化的纖維直徑分布箱線圖。顏色用于區分形態（黑色：纖維上的珠子；紅色：無缺陷的纖維；藍色：帶狀）。
圖6.使用0.05 M NaOH和HCl反滴PAAm溶液，線為微分電位（a）；對于含0.1wt％PAAm的PAAm-ePL混合溶液，zeta電位ζ和摩爾比R的函數關系，陰影突出顯示了PAAm-ePL配合物中的電荷反轉（b）。
