電紡快報！AFM、ACS Nano、Chem. Eng. J. 期刊關于“靜電紡絲”的5篇最新成果

導語

本期內容精選了5篇“靜電紡絲”新成果，主要介紹了靜電紡絲技術制備有機水凝膠、3D結構納米纖維、多功能纖維支架、MOFs納米纖維膜等方面的最新研究進展，供大家了解。

1、西安工業大學周宏偉教授Adv. Funct. Mater. ( IF 19.924 )：受漁網啟發，開發具有出色機械穩定性多尺度離子有機水凝膠，用于柔性電子設備

?挑戰：柔性電子器件對有機水凝膠/水凝膠的機械穩定性和導電性的要求越來越高，但實現綜合高性能的有機水凝膠/水凝膠仍然是一個挑戰。

?方法：西安工業大學周宏偉教授團隊受漁網的幾何變形性和魯棒性的啟發，開發了具有各向同性機械堅固性的多尺度離子有機水凝膠。以聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯醇(PVA)為原料，將聚丙烯酰胺(PAM)水凝膠、Zn2+和甘油-水二元溶劑引入交聯纖維墊中，制備有機水凝膠。

?創新點1：由于其獨特的結構，所制備的PAA-PVA/PAM/Zn2+有機水凝膠具有優異的抗拉強度(9.45 MPa)、高拉伸性、優異的抗疲勞性能、類皮膚力學行為和離子導電性。

?創新點2：有機水凝膠在柔性電子器件中很有前景，能夠在寬溫度范圍和惡劣的機械條件下正常工作，例如柔性機械傳感器中的機械電信號轉導材料和鋅離子混合超級電容器中的堅固電解質。

?創新點3：有機水凝膠的多尺度設計策略，不僅為提高柔性材料的力學性能提供了方法，而且為未來柔性電子器件提供了有前景的材料。

https://doi.org/10.1002/adfm.202213501

2、牛津大學 Barbara M Maciejewska & Nicole Grobert團隊 ACS Nano ( IF 18.027 )：揭示原位形成具有可控特性 3D 纖維宏觀結構的機制

?背景：靜電紡絲技術以產生不同的纖維而聞名。雖然這是一種“簡單”的技術，但事實上，纖維通常以密集填充的二維(2D)墊的形式生產，其厚度、形狀和孔隙率都有限。通過耗時的后處理和/或復雜的設置修改探索了高度需求的三維 (3D) 纖維組件。

?方法：牛津大學 Barbara M Maciejewska & Nicole Grobert團隊使用經典的靜電紡絲裝置，僅通過調制紡絲溶液即可直接產生3D纖維宏觀結構。

?創新點1：溶液電導率的提高改變了電動力學射流行為和纖維組裝過程；兩者可用高速攝像機觀察。更粘稠的溶液呈現更粗的纖維，其擁有增強的機械剛度。研究者揭示了通用溶液參數與纖維組件尺寸之間的相關性，為設計與任何商業靜電紡絲設備兼容的更多“3D可紡”解決方案提供了啟示。

?創新點2：經過煅燒步驟后，生成超輕陶瓷纖維組件。這些廉價的材料可以清除大量的漏油，并提供高性能的隔熱材料。這項工作將推動下一代3D纖維材料的開發和規模化生產，用于工程、生物醫學和環境應用。

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00289

3、北京化工大學薛佳佳教授&哈佛大學醫學院陶偉教授等人ACS Nano ( IF 18.027 )：受生物啟發，制備光熱效應增強的多功能纖維支架促進骨再生

?挑戰：可穿戴和柔性電子產品的可靠能源器件須滿足高拉伸性、穩定性和易于集成的基本需求。盡管二維平面能源器件的材料和結構設計取得了重大進展，但由于制造技術的挑戰，基于纖維的電子產品仍局限于可擴展的制造和低導電性。

?方法：北京化工大學薛佳佳教授&哈佛大學醫學院陶偉教授等人合作制備了一種生階段性光熱效應增強的多功能骨修復支架。利用黑磷納米片(BP NSs)摻雜單軸向排列的靜電紡聚己內酯納米纖維，使支架具有良好的近紅外響應能力。

?創新點1：然后在支架表面裝飾 Apt19S，以選擇性地將 MSC 募集到受傷部位。裝有抗菌藥物的相變材料微粒沉積在支架表面，支架在39℃以上發生固-液相變，觸發載荷釋放，消除細菌，防止感染。

?創新點2：在近紅外照射下，光熱介導的熱休克蛋白的上調和BP NSs的加速生物降解可以促進MSCs的成骨分化和生物礦化。該策略顯示了在體外和體內利用光熱效應消除細菌、募集MSCs和促進骨再生的能力，強調了生物激發支架的設計及其在骨組織工程中輕度光熱效應的潛力。

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11486

4、東華大學王雪芬教授Chem. Eng. J. ( IF 16.744 )：鋱基MOFs及其固定化納米纖維膜，用于選擇性檢測和高效去除磷酸鹽

?挑戰：工業和礦產的發展，農藥和化肥的過度使用，以及人類活動的無端排放，廢水和含磷超標的污水被排放到河流、水庫和湖泊中，導致有害的藻華和水生生態系統富營養化，嚴重威脅飲用水安全，最終影響人類的健康。因此，為了監測和控制水體的富營養化和惡化，從廢水和污水中檢測和去除磷酸鹽至關重要。

?方法：東華大學王雪芬教授通過水熱反應成功合成了一種發光棒狀鋱基金屬有機骨架(MOFs)，以方便高效地檢測和吸附磷酸鹽。

?創新點1：鋱基MOFs (Tb-BTC)通過熒光猝滅機制對磷酸鹽具有較高的選擇性，猝滅常數值(Ksv)為1.18 × 104 M?1，檢測限(LOD)為2.97 μM。根據Langmuir等溫模型和準二級動力學模型，Tb-BTC對磷酸鹽的吸附能力也較好，吸附平衡時間為30 min，最大吸附量可達222.2 mg/g。

?創新點2：Tb-BTC 納米粒子可以穩定地整合到聚丙烯腈 (PAN) 納米纖維中，通過靜電紡絲構建分層雜化納米纖維膜 (PAN/TB)，進一步提高其可操作性和可恢復性。獲得的定制膜對磷酸鹽保持選擇性檢測，視覺LOD為3 × 10?4 M，對磷酸鹽的捕獲良好，最大吸附容量為111.3 mg/g。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142751

5、東華大學閆建華&祝創Chem. Eng. J. ( IF 16.744 )：Mxene 插層增韌策略，增強 TiO2 納米纖維的柔韌性和光催化效率

?挑戰：連續型TiO2納米纖維(NFs)具有光化學活性高、活性位點可調、易于回收等優點，在催化領域引起了極大的興趣。然而，由于陶瓷TiO2本身的脆性，它們很容易破裂。

?方法：東華大學閆建華教授和祝創老師報告了一種 Mxene 插層增韌策略，通過溶膠-凝膠靜電紡絲法然后低溫煅燒來制造柔性 TiO2 NF 薄膜。

?創新點1：在TiO2 NFs中原位摻雜MXene (Ti3C2Tx)納米片減小了晶粒尺寸，并引入了二維缺陷MXene衍生的TiO2平面，前者產生了曲折的晶界，可以減少裂紋擴展，而后者產生了彈性磚-砂漿結構的異型結。

?創新點2：雙重作用顯著提高了TiO2 NFs的斷裂強度，從0.06 MPa提高到0.16 MPa。有趣的是，這種策略減少了TiO2的帶隙，更有效地導電光生載流子。在不使用犧牲劑和光敏劑的情況下，光催化CO2還原為CH4的反應速率可達31.6 μmol/g/h。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142798