DOI:10.1016/j.cis.2020.102315
靜電紡絲是制備納米結構材料的重要方法之一。電紡納米纖維廣泛應用于藥物輸送系統、過濾、集霧、組織工程、智能紡織品、柔性電子產品等諸多領域。制備過程的控制對于進一步的技術發展至關重要。在靜電紡絲中，相對濕度是一個關鍵參數，它幾乎影響所收集纖維的所有特性，例如形態、機械性能、液體保持力、潤濕特性、相組成、鏈構象和表面電勢。相對濕度是可靠性工藝的決定因素，因為它控制著電荷耗散和溶劑蒸發。本綜述總結了靜電紡絲工藝及其應用、相分離工藝以及相對濕度對聚合物纖維性能的影響。研究者使用20多種聚合物和數百種溶劑系統研究了相對濕度對親水和疏水聚合物的影響。最重要的是，作者強調了相對濕度在工藝可重復性中的重要性，并證明了它對從溶液液滴到電紡網絡幾乎所有纖維制備方面的影響。
圖1.圖表顯示了過去20年中使用“靜電紡絲”關鍵詞的靜電紡絲出版物和專利數量。紅色曲線顯示“相對濕度+靜電紡絲”關鍵詞的結果，表示在靜電紡絲過程中可控濕度的重要性日益提高。該圖由作者使用直至2020.11.02的dimensions.ai數據庫繪制。
圖2.常見的聚合物纖維應用。
圖3.靜電紡絲示意圖，顯示了獲得穩定工藝的3個主要參數，例如聚合物溶液、高壓和相對濕度。
圖4.RH對由THF溶液靜電紡絲的PS纖維形態的影響。A），D），G）和J）代表纖維形態；B），E），H）和K）是表面的高倍放大圖像；C），F），I）和L）是纖維橫截面的高倍放大圖像。
圖5.在0-40％相對濕度下制備的經拉伸測試的電紡PAN納米纖維的應力應變曲線。
圖6.VIPS工藝中水與聚合物溶液相互作用的示意圖，A）暴露于非溶劑蒸汽（例如水）中，B）蒸汽侵入聚合物溶液中，C）溶劑蒸發且蒸汽侵入，從而形成多孔聚合物。
圖7.SEM顯微照片顯示：A）在55％RH下通過VIPS獲得的多孔PMMA膜，以及B）在70％RH下靜電紡絲制備的多孔PCL纖維。
圖8.TIPS工藝的示意圖。A）聚合物溶液的制備，B）澆鑄到模具中，C）凍結聚合物溶液，D）真空干燥，得到最終產品。
圖9.由TIPS機理獲得的多孔PVDF膜的示例：A）橫截面，B）橫截面的高倍放大，C）膜的俯視圖，以及D）SA:PEG:PLA多孔核殼復合納米纖維。
圖10.非溶劑誘導的相分離過程的示意圖。A）聚合物溶液的制備，B）澆鑄到模具中，C）將該聚合物溶液浸入非溶劑中并進行相分離，D）干燥得到最終產品。
圖11.SEM顯微照片顯示了NIPS機理的影響：A）PSf多孔膜的橫截面以及B）PS:CB納米纖維的形態和橫截面。
圖12.在A）68％和C）82％RH下，由CA靜電紡絲制備的3D墊的照片，以及它們各自的SEM顯微照片B）和D）。
圖13.在A）40％，B）50％，C）60％和D）70％RH下電紡PA6的形態。
圖14.SEM圖像顯示了在20℃以及A）14％，B）22％，C）30％，D）40％，E）50％和F）60％RH下電紡PAN的不同表面形態。
圖15.在20℃以及A）30％，B）50％，C）70％和D）90％RH下由CF溶液靜電紡絲的PCL纖維的SEM圖像。
圖16.在A）20％，B）40％和C）60％RH下由20wt％DMF溶液靜電紡絲制備的PEI纖維的橫截面SEM圖像。
圖17.在A）5％，B）20％，C）35％，D）50％，E）60％和F）75％RH下由CF靜電紡絲的PEG的SEM圖。
圖18.在A）低，B）中和C）高放大倍率下，以MC為溶劑，在40％相對濕度下制備的PMMA的多孔結構。
圖19.在A，B）0和C，D）98％RH下平衡后，A，B）純和C，D）纖維素納米晶體負載PVA纖維的SEM顯微照片。
圖20.在A）5％，B）20％，C）35％，D）50％，E）60％和F）75％RH下電紡PCU的SEM圖像。
圖21.在A）20％，B）40％，C）60％和D）80％RH下電紡PLA的SEM顯微照片，顯示了直徑的變化。
圖22.在A）20％，B）40％，C）60％和D）80％RH下電紡PS的SEM顯微照片，顯示了不同的形態。
圖23.在A）10％，B）20％，C）45％，D）60％和E）70％RH下電紡PVDF的形態。F）由在不同RH下制備的電紡纖維組成的摩擦電納米發電機的輸出電壓。
圖24.具有正態分布趨勢線的圖表顯示了RH對聚合物纖維形態的影響：光滑，粗糙，起皺，多孔等，與其潤濕性有關。
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