丁彬、劉天西、龍云澤、宋宇飛等團隊發表5篇“靜電紡絲”新成果

導語

本期精選了丁彬教授、劉天西教授、龍云澤教授、宋宇飛教授等團隊關于“靜電紡絲與納米纖維”的最新論文。主要介紹了靜電紡絲制備納米纖維，及其在保暖材料、鋰金屬電池、藥物釋放、電子皮膚等方面的應用進展，供大家了解學習。

1、東華大學丁彬教授團隊Small ( IF 15.153 )：直接靜電紡絲制備超輕超彈性卷曲微/納米纖維氣凝膠，實現高性能保暖

?挑戰：目前大多數纖維保暖材料受限于纖維直徑大、堆疊結構簡單，導致其重量大、力學性能弱、保溫性能有限。

?方法：東華大學丁彬教授和張世超研究員報道了一種用直接靜電紡絲制備的超輕、機械強度高的聚苯乙烯/聚氨酯纖維氣凝膠。通過控制電荷密度和電荷射流的相分離，由纏繞卷曲的微/納米纖維可以直接組裝成纖維氣凝膠。

?創新點1：所制備的卷曲微/納米纖維氣凝膠具有低密度(6.8 mg cm?3)，并且在1500次循環變形后幾乎完全恢復，具有超輕特性和超彈性特性。

?創新點2：氣凝膠還顯示出24.5 mW m?1 K?1的低導熱系數，使合成保溫材料優于羽絨成為可能。

https://doi.org/10.1002/smll.202302835

2、東華大學劉天西教授&王麗娜教授J. Mater. Chem. A ( IF 14.511 )：通過合金化 Sn 改性碳納米纖維，實現鋰金屬負極的穩定循環

?挑戰：鋰金屬負極是鋰電池最有潛力的候選材料，但由于鋰枝晶的不可控生長和循環過程中無限的體積變化，阻礙了鋰金屬負極的實際應用。

?方法：東華大學劉天西教授和王麗娜教授構建了一種自支撐的Sn修飾多孔碳納米纖維骨架(Sn/CNF)，以促進無枝晶的鋰沉積。

?創新點1：在初始鋰化階段，具有均勻分布的超細錫的三維骨架被原位電化學生成的鋰合金反應激活，形成親鋰的Li5Sn2。Li5Sn2合金具有較低的成核過電位，作為連續的Li成核晶粒，并以快速電荷傳遞動力學使Li+通量均勻化。

?創新點2：在0.5 mA cm-2和低極化條件下，Sn/CNF@Li對稱電池的壽命延長了2000小時。使用LiFePO4正極的電池可穩定循環300次，平均CE為99.6%。

https://doi.org/10.1039/D3TA02379F

3、青島大學龍云澤教授團隊J. Colloid Interface Sci. ( IF 9.965 )：多功能MXene@水凝膠復合納米纖維，用于按需藥物釋放

?挑戰：水凝膠通過結構改性具有很高的粘度，可以附著在有機、無機和復合材料的表面。目前，實現光刺激反應水凝膠的良好流動性仍然是一個挑戰。

?方法：青島大學龍云澤教授和張俊教授設計了一種在靜電紡絲過程中加熱的電噴霧，制備了由MXene@水凝膠組成的光刺激響應復合納米纖維。

?創新點1：這種加熱電噴霧可以在靜電紡絲過程中噴射MXene@水凝膠，并且水凝膠分布均勻，這是傳統浸泡法無法達到的。此外，這種加熱電噴霧還可以克服水凝膠在纖維膜內難以均勻分布的困難。

?創新點2：這些納米纖維還具有熒光特性，可用于實時監測體內藥物釋放。無論快速釋放還是緩慢釋放，該納米纖維都能實現靈敏的檢測，優于目前的吸光度光譜方法。

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.06.024

4、北京化工大學宋宇飛教授團隊 Chem. Eng. J. ( IF16.744 )：具有低蒸發焓和窄帶隙的分層CoMn-LDH光熱膜，實現高效的太陽能驅動蒸發

?挑戰：層狀雙氫氧化物( LDHs)因其能帶隙可調、成分多樣、粒徑可控、制造成本低、合成簡單、易于大規模生產等優點，在光催化、光熱治療等領域得到了廣泛的研究。然而，LDH基材料的光熱轉換尚未在太陽能驅動蒸發中進行研究。

?方法：北京化工大學宋宇飛教授團隊采用靜電紡絲原位生長和模板蝕刻策略，制備了PAN@CoMn-LDH膜(PAN?=?聚丙烯腈；LDH?=?層狀雙氫氧化物)。

?創新點1：當應用于海水時，與耐鹽裝置組裝的PAN@CoMn-LDH膜的蒸發速率為3.06?kg?m?2 h?1，在8?h時沒有顯著降低。

?創新點2：這種優異的光熱性能可歸因于:(1)大表面積的分層結構增強了對太陽光的多次反射和吸收；(2) LDHs中富含-OH基團導致蒸發焓較低，為1307.1?kJ?kg?1；(3) PAN@CoMn-LDH的窄帶隙(1.79?eV)擴大了太陽能吸收，促進了太陽能轉化為熱能，提高了光熱性能。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144103

5、中科院北京納米所潘曹峰教授團隊Mater. Today Nano ( IF 13.364 )：基于圖案化納米纖維復合網絡的超薄透氣可拉伸電子產品

?背景：可拉伸電子產品的穿戴舒適性和性能調制是下一代電子皮膚的重點。進一步以精細的方式實現圖案靜電紡絲的可控制造，從而實現靜電紡絲膜楊氏模量的精確調節，對于可拉伸電子學的研究具有重要意義。

?方法：中科院北京納米能源所潘曹峰教授團隊通過引入精細的圖案靜電紡絲技術，開發出超薄、透氣、可拉伸的電子產品。利用10 μm的超薄圖紋拉伸熱塑性聚氨酯靜電紡絲薄膜作為支撐層，構建了Ag納米線與TPU/Ag納米纖維相結合的圖紋納米纖維復合網絡。

?創新點1：該圖案化納米纖維復合網絡具有優異的拉伸性能和導電性，平均片電阻低至1.59 Ω/sq，可拉伸至110%應變。

?創新點2：納米纖維復合網絡的機電性能由靜電紡絲膜的孔徑控制，可用于穩定、透氣、可拉伸的電極和應變傳感器。

https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2023.100359