这6篇“静电纺丝”最新研究成果，都发在《Adv. Funct. Mater.》上

这6篇“静电纺丝”最新研究成果，都发在《Adv. Funct. Mater.》上

静电纺丝技术作为一种先进的材料制备方法，在多个领域展现出广阔的应用前景。近期，多位中国学者在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上发表了关于静电纺丝技术的最新研究成果，涉及传感器、锂电池、辐射冷却膜、生物医用水凝胶、防潮过滤膜等多个领域。这些研究不仅展示了静电纺丝技术在材料科学中的创新应用，也为相关领域的技术发展提供了新的思路和解决方案。

1. 哈尔滨工业大学熊岳平教授：新型聚合物电解质，增强界面稳定性和离子传输

• 挑战：Li+传导的最佳配位环境难以产生理想的界面化学，因此，同时实现快速离子传输动力学和高界面稳定性对固态锂电池中的聚合物电解质来说是一个挑战。
• 方法：哈尔滨工业大学熊岳平教授、金英敏助理教授等人，利用有机配体在金属-有机框架（MOF）中的可调特性，开发了一种多级复合电解质，将非均相和空间受限的MOF纳米填料纳入聚1,3 -二恶烷基体中。
• 创新点1：组装的 Li||LiFePO4 全电池具有卓越的循环稳定性，在 2 C 下循环 2000 次后可保持 92.7% 的容量。
• 创新点2：开发的电解质与高压正极具有出色的相容性，在 630 次循环中与 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 实现了80% 的容量保持。

2. 山东大学李阳教授&济南大学牛闳森副教授：双模式传感器，用于面部表情识别

• 挑战：单模传感器在面部表情识别中存在鲁棒性差和数据特征不足的问题，因此融合多传感器信号是提高面部表情识别系统准确性的关键。
• 方法：济南大学牛闳森副教授、青岛大学李元岳副教授和山东大学李阳教授合作，创造性地提出了一种融合多传感器信号的方法，采集更多的面部表情分类特征，提高了面部表情识别的准确率。
• 创新点1：为了提高电容响应性能，引入PVDF膜的多孔结构和PVA/BMMICl膜的SK结构，在电极层和介电层之间创建双耦合微观结构；同时，通过掺杂BMMICl，电容式传感器产生了EDL效应，有效地提高了传感器的响应性能。
• 创新点2：干电极传感器用于电生理信号监测，克服了与水凝胶电极相关的皮肤刺激和失水问题，具有更好的长期使用适用性。通过细胞毒性和细菌抑制试验验证了CEDS的良好生物相容性和抗菌性能。
• 创新点3：通过进一步集成 CEDS 的电容和电生理信号监测功能，构建了一维卷积神经网络辅助面部表情识别系统，有效提高了表情识别的准确性，展示了基于柔性传感器技术的面部表情监测系统在实际应用中的巨大潜力。

3. 深圳大学陈大柱教授：高度集成的相变和辐射冷却纤维膜，用于自适应个人热调节

• 挑战：辐射冷却材料（RCM）的实际部署常受到环境因素的限制，如热量积聚、对流热传递及显著的昼夜温差。这些挑战可能会降低RCM的冷却效率，导致在特定气候条件下出现过冷或过热等潜在问题。
• 方法：深圳大学陈大柱教授、欧阳星副教授，通过同轴静电纺丝开发了一种辐射冷却相变 （RC-PC） 纤维膜，提出了一种个人热管理的创新解决方案。
• 创新点1：该纤维膜表现出卓越的光学性能，在大气窗口内的太阳反射率为95.0%，发射率为88.6%，有效地减少了环境热量的吸收。
• 创新点2：注入正十八烷的纤维的相变焓为88.3 J/g，降低了加热速率，并在黎明时将冷却温度提高了≈1°C。在典型的太阳辐射（939.5 W/m2）下，这些膜提供的平均冷却功率为89.0 W/m2，峰值为95.3W/m2。
• 创新点3：纤维膜在550.2W/m2下实现了5.1°C的降温，保持了比传统织物低得多的温度，与医用防护服相比，温差为4.4°C。

4. 郑州大学代坤教授：多层仿生可调谐应变传感器，用于机器学习辅助手势识别

• 挑战：柔性应变传感器能够获取微小的机械信号并附着在各种不规则表面上，在生理测量、软机器人和人机交互中变得越来越普遍。然而，柔性应变传感器的发展在很大程度上受到了灵敏度和可探测信号范围之间内在妥协的阻碍。
• 方法：郑州大学代坤教授团队受自然界珍珠层多层结构的启发，通过静电纺丝和高压喷涂技术制备了碳纳米管 （CNT）/石墨烯 （GR）/热塑性聚氨酯 （TPU） 垫 （CGGTM）。
• 创新点1：通过设计具有相互无干扰导电网络的多层结构，所得的 CGGTM 具有低检测限、高灵敏度、大检测范围、快速响应/恢复时间和出色的循环耐久性。
• 创新点2：当组装成摩擦纳米发电机时，CGGTM 表现出令人满意的摩擦电性能。CGGTM 还成功应用于机器学习算法辅助的生物信号收集和多手势运动识别。

5. 南方科技大学吴德成教授：蜘蛛丝启发的多级纤维水凝胶，打破传统

• 挑战：传统的水凝胶往往脆弱易碎，限制了它们在机械要求高的领域的应用。
• 方法：南方科技大学吴德成教授、刘洪梅副教授等人，受蜘蛛式拉铲纤维的启发，通过自上而下的多维工程策略在壳聚糖纤维水凝胶（FHCS）中引入分级结构，打破了传统水凝胶的界限。
• 创新点1：通过静电纺丝制备宏观纤维；基于“海-岛”相分离结构，引入了微观纤维结构；在分子水平上通过氢键重建诱导壳聚糖无水结晶。通过这种策略，得到的分级结构FHCS表现出极高的力学性能。（断裂强度：47.0 ± 2.4 MPa;杨氏模量：5.6 ± 2.4 MPa;断裂韧性：12.3 ± 1.5 MJ m-3）
• 创新点2：FHCS还表现出良好的生物相容性和生物降解性，并通过机械转导途径调节细胞的扩散和表型。总的来说，FHCS在生物医学领域的机械要求很高的领域成为一种很有前途的材料。

6. 山东科技大学柳茹林教授：负载铜-锰-锡氧化物的防潮纳米纤维膜，用于在高湿度环境中过滤灰尘和CO

• 挑战：静电纺丝技术由于能够生产出具有高比表面积、高孔隙率和可调结构的纳米纤维而受到广泛关注。然而，多功能过滤纳米纤维材料的研究相对缺乏，如用于同时处理颗粒物质（粉尘）过滤和防止有毒和有害气体，特别是在湿度较高的环境中。
• 方法：山东科技大学柳茹林教授团队利用静电纺丝技术将锡（Sn）装入铜锰氧化物中，并结合NaCl的适量添加，制备出了具有优异的耐湿性和透气性的纳米纤维膜。
• 创新点1：该膜将氧化锡掺杂的 CuMnOx 掺入含有氯化钠的PVDF纤维中，可实现 99.99% 的空气过滤效率、323.68 mm s-1 的空气渗透率和 92.5% 的 CO 催化过滤效率。
• 创新点2：该膜表现出优异的疏水性，其特点是 116.7°的巨大水接触角，可忽略不计的水渍，以及 2035 Pa 的高静水压力额定值，适用于潮湿环境。计算流体动力学（CFD）仿真进一步阐明了膜的过滤机制，表明其选择性过滤 CO 和颗粒的潜力。