南京林業(yè)大學(xué)段改改副教授和東華大學(xué)紡織學(xué)院劉力博士綜述了近年來(lái)采用靜電紡纖維構(gòu)建智能紡織品的工作，相關(guān)成果以《綜述：面向紡織品的智能靜電紡纖維》(A Review of Smart Electrospun Fibers toward Textiles, doi: 10.1016/j.coco.2020.100506)為題，發(fā)表于期刊《Composites Communications》，該論文第一作者是東華大學(xué)紡織學(xué)院老師劉力，共同通訊作者為南京林業(yè)大學(xué)副教授段改改和德國(guó)拜羅伊特大學(xué)教授Andreas Greiner。
研究背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代社會(huì)中，紡織品的作用已經(jīng)不僅僅局限于最初的防寒、保暖和美化，而應(yīng)該被賦予更新的功能，使其智能化。
智能紡織品除了具備傳統(tǒng)紡織品具備的功能外，還應(yīng)該具備與外界進(jìn)行互動(dòng)的能力。這種智能的實(shí)現(xiàn)可以是被動(dòng)性的，也可以是主動(dòng)交互性的。然而目前對(duì)主動(dòng)交互型和被動(dòng)型的智能紡織品定義模糊不清。因此，這篇綜述，以靜電紡纖維為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合智能材料與靜電紡纖維結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)主動(dòng)交互型智能紡織品和被動(dòng)型智能紡織品的異同分別進(jìn)行了討論，探索了用靜電紡纖維開(kāi)發(fā)智能紡織品的前景。
工作介紹
介紹了主動(dòng)交互型智能紡織品和被動(dòng)型智能紡織品各自的特點(diǎn)；歸納常見(jiàn)的智能材料的性質(zhì)以及被制備成靜電紡纖維后具有的特性；突出了近年來(lái)研究熱點(diǎn)—可穿戴智能紡織品；同時(shí)與被靜電紡制備的被動(dòng)型智能紡織品進(jìn)行了對(duì)比，該綜述將為靜電紡纖維在紡織品的智能化道路上提供一定的設(shè)計(jì)參考。
圖文導(dǎo)讀
圖3、4、5、6、7、8?、9、10、11為主動(dòng)交互型靜電紡智能紡織品。
其中，圖3、4、5、6、7、8為智能材料制備的靜電紡纖維及其應(yīng)用
圖9、10、11為可穿戴型智能紡織品。
圖12為被動(dòng)型靜電紡智能紡織品。
圖1.?靜電紡的特點(diǎn)以及在主動(dòng)交互型智能紡織品和被動(dòng)型智能紡織品方面的應(yīng)用
圖2.?以抗菌紡織品為例，對(duì)比?(a)?被動(dòng)型智能紡織品與（b）主動(dòng)交互型智能紡織品的異同點(diǎn).
圖3.?溫敏型智能材料的特點(diǎn)，以及聚(N-異丙基丙烯酰胺)靜電紡纖維膜在智能致動(dòng)器方面的應(yīng)用。(a)溫敏型智能材料的相位圖；(b)?聚(N-異丙基丙烯酰胺)?的化學(xué)結(jié)構(gòu)式；(c)?聚(N-異丙基丙烯酰胺)靜電紡纖維膜用作智能致動(dòng)器的表現(xiàn)。
圖4.?(a)?堿性基團(tuán)構(gòu)成的pH刺激響應(yīng)性材料的響應(yīng)機(jī)理；(b)?堿性pH刺激響應(yīng)性材料制備的靜電紡纖維膜在DNA探測(cè)器方面的應(yīng)用。
圖5.?(a)?偶氮苯的光響應(yīng)機(jī)理和?(b)?其修飾的PCL靜電紡纖維膜親疏水性的光可控調(diào)節(jié)性能；以及?(c)?金納米顆粒作為光熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)參雜PVDF靜電紡纖維膜后，用于光熱水蒸發(fā)的研究；
圖6.?(a)?電活性聚合物制備的智能致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；(b)?靜電紡尼龍纖維的SEM圖顯示了其纖維的取向結(jié)構(gòu)；(c)?聚吡咯作為電刺激響應(yīng)性材料與尼龍?jiān)谥悄苤聞?dòng)器方面的應(yīng)用以及?(d)?聚乙撐二氧噻吩（PEDOT）纖維膜在電刺激下藥物可控釋放的應(yīng)用
圖7.?(a)四氧化三鐵Fe3O4納米顆粒參雜的PS靜電紡纖維膜的升溫與時(shí)間關(guān)系圖；(b-h)?該具有磁熱轉(zhuǎn)換能力的靜電紡纖維膜在生物表皮熱治療方面的應(yīng)用
圖8.?(a)?具有溫度與pH值多刺激響應(yīng)性智能致動(dòng)器的制備；(b)?該智能致動(dòng)器卷曲程度與溫度之間的關(guān)系；?(c)?該致動(dòng)器在不同pH值溶液中抓取與釋放金屬指環(huán)的行為。
圖9.?(a)?銀納米線，PCL和PAN靜電紡納米短纖通過(guò)濕法成網(wǎng)法制備具有超強(qiáng)導(dǎo)電性能柔性纖維狀材料的示意圖；(b)?該柔性材料的電鏡圖顯示纖維交叉排列的情況；(c)?該纖維狀材料展示其柔性與超高導(dǎo)電性能。
圖10.?B-N-F三元摻雜的通體多孔碳納米纖維的制備與表征。(a)?使用化學(xué)交聯(lián)靜電紡絲和高溫煅燒法合成多孔碳納米纖維的示意圖；(b)?前驅(qū)體纖維膜；(c)?柔順性展示;?(d) PVA含量與膜導(dǎo)電性能之間的關(guān)系
圖11.(a)?具有摩擦發(fā)電性能紗線的制備；(b)?組成該納米紗線的同軸納米纖維的結(jié)構(gòu)示意圖；(c)?同軸納米纖維的電鏡圖；(d)?不同頻率下，納米紗線產(chǎn)生電壓與電流的情況;?(e)?該紗線制成的紡織品的靈敏程度
圖12.??(a)?防水透濕原理示意圖；(b)?接觸角與表面能、表面張力關(guān)系示意圖；(c)?用靜電紡制備防水透濕紡織品示意圖；(d)?通過(guò)靜電紡制備得到紡織品的拒不同液體的效果圖；
結(jié)論與展望
紡織品發(fā)展到如今社會(huì)，已經(jīng)逐漸在跳出傳統(tǒng)防寒御暖的基本需求，而將來(lái)更多地會(huì)被賦予多功能性的一種載體。靜電紡絲由于它突出的性能，使得它具有大的包容性和強(qiáng)的兼容性，從無(wú)機(jī)材料到有機(jī)材料，都可以成為它的加工對(duì)象，使得它在各個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。雖然相對(duì)傳統(tǒng)的紡絲織造方法來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)效率還有待提高，但是對(duì)于起到核心功能性的成分，并不要求它具有傳統(tǒng)紡織材料的體量。因此，此篇綜述，以靜電紡纖維為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合智能材料與靜電紡纖維結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將智能紡織品主要分為主動(dòng)交互型智能紡織品和被動(dòng)型智能紡織品，探索了用靜電紡纖維開(kāi)發(fā)智能紡織品的前景，也許在未來(lái)智能紡織品的設(shè)計(jì)和制造這條道路上能為紡織品的繼續(xù)智能化以及靜電紡在智能紡織品的設(shè)計(jì)和發(fā)展上提供一定的參考。
