赋能新能源
引领绿色发展
近年来，具有独特性能的静电纺纳米纤维材料在全固态电池、锂电池等新能源领域，得到了越来越广泛的运用。
聚酰亚胺是综合性能极佳的有机高分子材料之一，被誉为高分子材料金字塔的顶端材料。
“没有聚酰亚胺就不会有本日的微电子技能。”江西师范大学教授侯豪情说。
他先容，高强度电纺聚酰亚胺纳米纤维可以有不同的制备方法，比如水溶液电纺制备、共聚合法制备。电纺纳米纤维在制备技能、单丝网络和机器性能测试等领域的技能不断提高，运用也得到极大拓展。
制图｜钟燕京
基于聚酰亚胺纳米纤维隔膜的宽温度和高倍率充放特性动力锂电池制备技能，能使电池的充放倍率提高4倍以上，循环寿命提高700%以上，具有广阔的市场前景，已形成单条生产线日产4000平方米以上聚酰亚胺纳米纤维非织造布的工业化生产能力。
新能源储存技能是高端智能化的可穿着设备行业的基石。为知足可穿着电子产品的供电需求，开拓高能量密度的柔性超级电容器是当今新能源领域极具寻衅性的课题之一。为此，南京工业大学教授陈苏提出了微流控静电纺丝化学（FSC）的全新观点。
据先容，在微流控静电纺丝过程中，以微纳纤维为载体，借助微流控芯片，将反应物在纺丝过程中原位发生反应天生的纳米纤维杂化材料，利用微纳纤维纳米反应器的限域效应，可以方便制备出空想的纳米材料。
陈苏表示，采取微流控静电纺丝的方法，通过单分散胶体纳米颗粒和尼龙66纺丝溶液在微通道限域空间内的反应和组装，得到具有独特点线构造的异质尼龙66复合纳米纤维，其拉伸强度比纯尼龙66纳米纤维提高了近五倍，能有效抵御高温、高湿环境的侵蚀。用该纤维基制作的显示器背光膜的寿命值高达6万小时，色域值可达116% （NTSC标准），极大地提高了量子点显示器的效率和稳定性，为柔性可穿着产品光电家当的发展供应新路子。
微生物燃料电池（MFC）能通过微生物将废水和其他有机废物中的化学能转化为电能，是替代化石能源的新能源发展方向之一，然而微生物燃料电池阴极反应常日慢于阳极，极大程度限定了燃料电池的能量转换效率和产电性能。因此，在阴极添加高活性和耐久性的电催化剂用于加速阴极氧还原反应（ORR）是微生物燃料电池研发的打破点。
北京科技大学教授李从举在先容静电纺纳米纤维燃料电池催化剂的探索研究时表示，利用独特的金属静电纺丝技能，将镍钴合金通过模板介导的成长方法固定在纳米纤维表面，形成稳定、导电性能精良、比表面历年夜和丰富的镍钴合金活性位点的ORR催化剂，并将其运用于微生物燃料电池阴极，得到的电子输出功率高且长期稳定，具有低本钱、环保、高效的上风，为微生物燃料电池的阴极催化剂供应了新的发展方向。
跨界生物医疗
展现智能“魔力”
利用静电纺丝工艺来设计各种微纳米纤维材料，具有通用、灵巧且经济高效的上风，为生物医学材料领域的发展带来了新的技能支撑。
一个智能仿生手指“触摸”了人体表面后，一张准确描述出肌肉组织和骨骼、血管位置的3D建模轮廓图急速展现在面前。
五邑大学运用物理与材料学院院长罗坚义表示，碳纤维材料对温度和力度具有高灵敏传感特性，同时碳纤维构造对感温感力具有很强的专一性，眇小的构造变革就能感想熏染和传导不同的温度和力度。利用碳纤维的这一特性，通过静电纺丝技能，掌握碳纤维纳米级的构造变革，以同一构造碳纤维丝为“积木”单元，构建超敏感的受力和感温构造，可制备出不同感知类型的碳纤维柔性传感器。碳纤维柔性传感材料仿生手指为远程医疗领域带来了重大打破。运用这一新技能，五邑大学研发的碳纤维柔性材料“舌压仪”，冲破了部分国家在这一领域的技能垄断。
病原空气净化已成为传染防控的主要组成部分。如何让空气过滤器在过滤同时，有效灭活空气中的病原体？东华大学科学技能研究院院长丁彬给出了答案。他先容，二氧化硅作为精良的过滤材料，具有独特的光学和热稳定性。将二氧化硅制备成一维柔性纤维、二维纳米纤维膜和三维纳米纤维气凝胶三种构造时，会具有完备不同的性能和运用领域。通过静电纺丝技能，将二氧化硅纳米纤维、细菌纤维素纳米纤维和疏水性硅氧链弹性粘合剂有序结合，构建具有可再生抗菌性能的笼状构造超柔性纳米纤维气凝胶（CSA），可广泛运用在物理防护、医疗保健、卫生过滤等领域。
能够排出汗液，具有温度与压力双功能传感性能的电子皮肤，是清华大学教授张莹莹的最新研究成果。她先容了以天然蚕丝素为主体，以碳酸钙纳米晶体作为模板的纳米级强韧蚕丝纤维的静电纺丝技能。
张莹莹表示，这种静电纺蚕丝纤维不仅保持了天然蚕丝的特性，还具有蜘蛛丝一样的强度和韧度，单丝纳米级纤维的抗拉强度和韧性分别达到0.83±0.15吉帕斯卡和181.98±52.42兆焦耳/立方米，能够根据生物医疗卫生的须要制身分歧构造和形态的产品，可用于PM2.5过滤、电子皮肤、人体热管理芯鞘构造电子纤维材料等生物医学治疗领域。
运用处景广阔
彰显家当创新
“露珠的大小远远超过蜘蛛丝的直径，为什么却能稳稳地挂在蜘蛛丝上？”北京航空航天算夜学教授赵勇在先容仿生多层次中空构造纳米纤维精准制备及催化能源运用时，不仅揭开了个中的奥秘，还揭示了静电纺丝技能在制备“人工蜘蛛丝”中起到的关键浸染，及其多场景运用的重大意义。
他说，从事理上创造，蜘蛛丝繁芜、超眇小的中空构造严重阻碍了液滴的运动。从方法上探寻，受到蜘蛛多吐丝口器的启示，通过掌握静电纺丝过程中带电外层流体和多股互不相溶的内层流体之间稳定的层流浸染，担保了多相流体在百纳米尺度上仍旧互不滋扰，从而成功制备了具有独特多通道构造的微纳米中空纤维，且通道数目精确可控。在实际运用中，这种仿生材料对付设计大规模的人造纤维网以网络雾水，知足水源缺少地区人们的淡水需求具有主要意义，此外，还可以设计成纤维网状材料，用到局部地区除雾、工业加工和生产过程中的浮质过滤等场景。
静电纺丝技能值得拓展的运用处景还有很多。
仅利用4米外的0.6瓦低功率激光，基于静电纺丝技能制备的光学微纳功能纤维能瞬间开释大量热量，最高温度可达318.9摄氏度，可用于近红外远程激光点火。苏州大学纺织与服装工程学院院长张克勤先容了利用静电纺丝技能对有机共晶光热材料微纳纤维进行规模化制造等方面研究取得的成果。光学微纳功能纤维的上风包括多维度可控、多种功能可实现、多种形态可设计、多种可能性持续涌现。日常生活中，它还可运用于可穿着太阳能热电器件、可穿着光谱调节热能网络纺织品、全天候热能网络织物等场景。
受自然界中沙塔蠕虫构筑巢穴过程启示，中国科学院理化技能研究所研究员王树涛利用静电纺丝技能成功研发了在低温常压条件下制备力学性能精良的仿生低碳新型建筑材料，为建筑领域节能减排供应了新思路。
王树涛提出，从粘附蛋白中提取的诸如二羟基苯丙氨酸（DOPA）等物质，通过静电纺丝制成的超微纳米纤维构造仿生粘附界面材料，可以在基底表面形成极强的共价和非共价相互浸染，实现稳定的界面粘附。与传统的水泥基建材在生产过程中需花费大量能量比较，这类新型建筑材料对降落碳排放具有主要意义。
撰文 / 本报 席萍
编辑 / 王丹阳
