俞书宏院士、危岩教授、覃小红教授等人在《Advanced Materials》发表5篇“纳米纤维”新成果

️导语

本期内容，易丝帮精选了中国科学技术大学俞书宏院士、清华大学危岩教授、东华大学覃小红教授、南京大学孔德圣教授和香港中文大学魏涛教授发表在期刊《Advanced Materials》的5篇研究论文。主要介绍了纳米纤维在过滤器、生物电极、传感电极和骨界面愈合等方面的研究进展，供大家了解学习。

️1、中国科学技术大学俞书宏院士等人：一种由天然马尾藻制成的坚固、可生物降解且阻燃的纳米纤维材料

➣挑战：与石化材料相比，纤维素在机械性能、热性能、成本和生物降解性方面具有显著优势。然而，纤维素的可燃性在一定程度上阻碍了其实际应用，因此提高纤维素纳米纤维基材料的阻燃性能已成为研究热点。

➣方法：中国科学技术大学俞书宏院士、管庆方副教授团队从丰富的天然马尾藻中提取纤维素纳米纤维和海藻酸盐作为高强度纳米级砌块，然后通过自下而上的水凝胶逐层法制备马尾藻纤维素阻燃结构材料。

➣创新点1：所获得的结构材料具有优异的机械性能（≈297 MPa）、热稳定性 （≈200 °C）、低热膨胀系数（≈7.17×10-6 K-1）和阻燃性能。

➣创新点2：这项工作在很大程度上提高了海藻残留物和天然聚合物的利用率，提供了一种生物基阻燃策略，未来在纤维基高性能结构材料领域具有广泛的发展前景。

https://doi.org/10.1002/adma.202417617

️2、东华大学覃小红教授等人：超轻静电纺丝复合过滤器，用于高性能 PM0.3 净化

➣挑战：由于过滤介质的广泛消耗，空气污染物，尤其是高渗透性颗粒物 （PM），威胁着公共卫生和环境的可持续性。现有的熔喷无纺布过滤器具有难以去除 PM0.3、消耗能源和处理负担的挑战。

➣方法：东华大学覃小红教授和新加坡国立大学Tan Swee Ching教授等人合作，利用静电纺丝和静电喷雾相结合，开发了一种具有垂直三元空间网络（TSN）结构的超轻型复合过滤器，节省了约98%的原材料使用，并将制造时间缩短了99.4%，同时实现了高效去除PM0.3(≥99.92%)，环保再生等。

➣创新点1：TSN 过滤器由微球（平均直径 ≈1 μm）/超细纳米纤维 （≈20 nm）的混合层组成。这种结构具有高孔隙率 （≈85%）、超低面密度 （<1 g m−2）、低气流阻力 （<90 Pa），保证了极好的热舒适性。

➣创新点2：利用可扩展的一步自由表面静电纺丝技术，TSN 垫可以以每小时 60 米（宽度 1.6 米）的速度批量生产。

https://doi.org/10.1002/adma.202419389

️3、清华大学危岩教授和之江实验室马志军研究员：具有长期生物相容性的可植入生物电极

➣挑战：植入式生理电极为实时和不间断监测生物信号提供了前所未有的机会。大多数植入式电子产品采用低渗透性的薄膜衬底，严重阻碍组织代谢，阻碍其长期生物相容性。

➣方法：清华大学危岩教授和之江实验室马志军研究员，提出一种界面调控策略，将丁苯橡胶（SBS）电纺丝无纺膜基底浸入三氟乙酸银的乙醇溶液中，让纤维基体充分吸附银离子，然后将银离子还原为银纳米颗粒（AgNPs），解决了LMs难以充分浸润多孔高分子基底的问题。

➣创新点1：LM-Ag-pSBS电极具有优异的电导率、可拉伸性和透气透液性。LM与SBS纤维无纺膜基底之间增强的粘附力抑制了LM脱落，提高了电极在动态生理环境中的耐用性。

➣创新点2：研究表明，使用电极作为植入式神经接口，以实现心电图和皮层电图信号的体内采集，具有长期的生物相容性和高信噪比。

https://doi.org/10.1002/adma.202413728

️4、南京大学孔德圣教授和陆延青教授：可拉伸、可渗透液态金属微网，通过原位结构转变具有应变不敏感电阻

➣挑战：基于镓的液态金属在可拉伸电子及其他领域的应用前景广阔。然而，这些材料在拉伸过程中经常遇到明显的阻力增加，对气体和液体的渗透性可以忽略不计。

➣方法：南京大学陆延青教授和孔德圣教授，提出了一种原位结构转变机制，以创建具有应变不敏感阻力的可拉伸和可渗透的液态金属微网。旋涂技术结合金属模板，将液态金属涂敷到弹性微纤维织物上，形成高分辨率的导电图形。通过调控工艺参数，液态金属涂层可制成微网多孔结构，从而兼具良好的透气性。

➣创新点1：在初次拉伸时，液态金属微网表面的天然氧化层会随之生长，阻碍其完全回弹，使光滑表层转变为褶皱结构。这种微观结构的变化使液态金属涂层的形变模式从拉伸-松弛转变为折叠-展开，从而显著抑制了电阻的变化。

➣创新点2：当集成到具有单向水传输功能的 Janus 纺织品中时，这些微网导体充当传感电极，即使在大量出汗时也能获得高保真生物电势。

https://doi.org/10.1002/adma.202417799

️5、香港中文大学魏涛教授等人：组织模拟膜在肩袖修复中用于肌腱-骨界面的愈合增强

➣挑战：肩袖损伤是最常见的肌肉骨骼疾病之一，给社会带来了巨大的疾病经济负担。肩袖损伤通常发生于肌腱-骨界面，引致剧烈疼痛及日常活动受限。临床上亟需先进的组织工程策略，以实现纤维软骨界面的功能性重建。

➣方法：香港中文大学魏涛教授、许建坤教授及秦岭教授团队合作开发了一种不对称生物界面薄膜，其可模拟腱-骨界面的异质性并同时释放促骨/促软骨双重生物诱导信号，成功引导界面组织再生并促进肩关节恢复正常生理功能。

➣创新点1：该膜由含nGel-KGN的微孔层和负载St.的矿化核-壳纳米纤维层组成，其可模拟界面异质性并具双谱系生物诱导效应。

➣创新点2：在大鼠肩袖损伤模型中，组织模拟膜显著改善了肌腱-骨界面的再生效果，其中负载4% St.及5%的nGel-KGN、微孔层为~45.7微米的500C/nG-ES/St膜表现出最佳的再生性能。

https://doi.org/10.1002/adma.202407358