DOI:10.1016/j.pmatsci.2020.100656
近幾十年來，靜電紡絲技術引起了人們極大的興趣，這主要是因為它能夠生產出超細直徑的纖維(通常是數百納米)，用于能源、催化、傳感器、過濾和組織工程等領域。靜電紡絲制成的納米纖維通常是隨機覆蓋的氈/膜，在某些應用(如組織工程)中通常表現為二維結構。直到幾年前，制造具有可定制厚度，低密度，高孔隙率和所需機械性能的電紡三維納米纖維結構仍然是一項技術挑戰。
近日，美國南達科他州礦業與技術學院馮浩教授（第一通訊作者）等撰寫的題為《Three-dimensional monolithic porous structures assembled from fragmented electrospun nanofiber mats/membranes: Methods, properties, and applications》的長篇綜述論文在國際材料科學領域頂級綜述期刊《Progress in Materials Science》（影響因子23.725）上在線發表。
《Progress in Materials Science》專門發表材料科學與工程各領域的綜述論文，該期刊不接受自由投稿，年均出版6-8期（每期刊出論文1-6篇），由編輯邀約在相關領域做出突出貢獻的科研工作者撰稿。
在這篇綜述中，作者系統地總結了電紡三維納米纖維結構/支架/氣凝膠組裝的創新策略，以及它們的獨特性能和各種應用。特別是，重點討論了用于開發電紡三維納米纖維結構的兩種方法，即冷凍干燥法和熱誘導自團聚法（TISA）。文章中還討論了電紡三維納米纖維結構的特性及其在環境領域（有機化合物去除，染料吸附，過濾和分離），能源（超級電容器），電子（壓力傳感器），化學工程（催化劑載體，絕熱材料和焦耳加熱器）和生物醫學工程（組織工程支架，水凝膠和藥物遞送）的應用。另外，文章還提出了未來的展望和挑戰。可以預見的是，這篇綜述將為設計新穎的三維電紡結構和探索其潛在應用提供重要的指導。
圖1.電紡三維結構的不同制造方法，包括（A）溶劑浴收集，（B）無針靜電紡絲，（C）靜電排斥，（D）接觸打印，（E）針尖結合靜電紡絲，（F）膨脹納米纖維，（G）氣體發泡，（H）模板輔助合成，（I） 快速成型與靜電紡絲相結合，（J）飛秒激光與靜電紡絲相結合，（K）穩定射流直寫電紡絲，（L）靜電紡納米纖維紗，（M）靜電紡納米纖維的自組裝。
圖2.纖維，各向同性結合彈性重建3D納米纖維氣凝膠（NFAs）的合成步驟。（1）柔性PAN/BA-a和SiO2納米纖維膜是通過靜電紡絲生產的。（2）通過高速均質化制備均勻的納米纖維分散體。（3）通過冷凍干燥納米纖維分散體來制備未交聯的納米纖維氣凝膠。（4）通過交聯處理制備得到的FIBER 納米纖維氣凝膠。
圖3.通過TISA工藝形成的PCL 3D納米纖維團聚物的照片：（A）短納米纖維和細小PCL碎片在熱處理前均勻懸浮；在55℃下加熱（B）30 s、（C）60 s、（D）90 s、（E）120 s和（F）150 s后的懸浮液。（G）熱處理180 s后獲得的附聚物（注意，此后立即將瓶子浸入冰水中）。
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