Page 71 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 施成东，等: 电纺纳米纤维取向对其特性的影响
向纳米纤维可用于组织工程、传感器和能源等领域，
并且表现出显著的应用效果。
3.1 组织工程
电纺纳米纤维具有较高的比表面积及良好的生
物相容性，可以为细胞提供较多的接触面积，促进
细胞增殖以及支持细胞的生理功能。ZHAO 等
透明质酸固定化在随机和取向电纺聚乳酸纳米纤维
垫中，以使纤维具有识别癌细胞的能力并能捕获癌
细胞，与随机聚乳酸纤维垫相比，具有取向结构的
纤维垫具有高表观密度和低孔隙率，这使纳米纤维
紧密排列，并在纤维垫的外表面上提供了更多的接
触部位，从而增强了对癌细胞的捕获能力，显示出
95.30%的癌细胞捕获效率。取向纳米纤维也推动了
组织工程支架的发展，如取向电纺纤维支架与间充
质干细胞结合用于半月板损伤修复，并对软骨组织
具有良好的保护作用 [45] 。
3.2 传感器
取向结构促进压力-电之间的转换，改善了纳米
纤维的压电性能。GHOSH 等 [46] 设计的掺铂取向聚
偏二氟乙烯纳米纤维具有强压电性，应用于全纤维
柔性穿戴纳米发电机时，显示出优异的灵敏度、稳
定性、发电性能和静动态触觉感应能力，还可用于
医疗监控系统监测人体生理信号。
3.3 能源
取向碳纳米纤维比随机碳纤维具有更加优良的
导电性能、力学性能以及比表面积，可作为电极的基
底材料。如 XU 等 [47] 运用取向碳纳米纤维基底与高
熵合金纳米颗粒组合来获得更加优异的电化学和机
械性能，作为超级电容器电极表现出 203.0 F/g 的高
电容和 21.7 W·h/kg 的高比能量密度，循环使用寿命
达到 2000 次。因此，取向纳米纤维为储能材料开拓
了另一道路。
4 结语与展望
从纳米纤维的导电性能、压电性能、热稳定性、
力学性能和光学性能阐述了静电纺丝技术制备的纳
米纤维由于取向对其特性产生的影响。此外，纳米
纤维性能改善的原理总结如下：由于纳米纤维取向
使其内阻降低，促进电子转移更加有效，纤维的导
电性增强；取向结构使压力-电之间实现更快速转
换，进而提升了纤维的压电性；因为结晶度提高，
需要更多的能量才能破坏晶体结构而发生形变，所
以纳米纤维的热稳定性增强；在取向电纺过程中，
纤维有序排列程度增强，大分子链的取向度提高，
结晶度增加，纤维的机械强度和杨氏模量上升，力
学性能得到改善；排列良好的形态缩小了纳米纤维
·2433·
膜中的空隙、减小了膜的厚度以及改善了形状不均
匀性，进而提升纳米纤维膜的透光率；TiO 2 、ZnO
等纳米纤维，取向度提升使得纤维获得排列更加整
齐的取向结构，在光照下加速对污染物质的化学反
应，光催化性明显增强。因此，取向纳米纤维具有
[44] 将 比随机纳米纤维更加突出的比表面积、尺寸稳定性、
导电性和力学性能等，是目前研究的热点。在组织
工程、传感器、能源等领域应用广泛且成果显著。
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