靜電紡絲的案例
靜電紡絲技術增強金剛石納米片/聚合物復合膜的熱導率
靜電紡絲技術不僅操作簡單，而且對纖維的直徑、形態和性質的控制效果好。但是，簡單的單軸靜電紡絲在構建特定結構方面存在局限性，并且難以在低分子量或無糾纏的聚合物溶液中形成纖維。然而，目前很少有研究通過不同噴嘴結構的靜電紡絲來構建獨特的結構，從而提高復合材料的導熱性能。靜電紡絲技術因其在構建連續納米纖維方面的獨特優勢而受到廣泛關注。
02
成果掠影
近期，桂林理工大學陸紹榮教授和中科院寧波材料與工程技術研究所虞錦洪研究員近期在開發高熱導率的熱管理材料取得新進展。
提出采用單軸靜電紡絲和同軸靜電紡絲的方法，制備了不同微觀形貌的單軸聚乙烯醇/納米金剛石片(U-PVA/ND)和同軸聚乙烯醇/納米金剛石片(C-PVA/ND)復合纖維薄膜。這兩種方法都不需要復雜的預處理程序和引入多余的添加劑。結果表明，ND含量為60 wt %的U-PVA/ND和C-PVA/ND復合纖維的導熱系數分別為71.3和85.3 W/(mK)，分別是純PVA纖維膜的171.2和205.1倍。此外，C-PVA/ND復合纖維膜的最高熱分解溫度和體積電阻率分別為364.3℃和2.29 × 1015 Ω·cm，表明復合纖維膜具有良好的熱穩定性和電絕緣性。實驗結果為靜電紡絲技術制備高導熱復合材料提供了有力的證據。因此，導熱薄膜可以作為電子元件的外層，加速其散熱，延長其使用壽命。
展開 在靜電紡絲納米纖維上“長出”納米顆粒，用作電池陰極材料
加州理工學院化學與化學工程系Giapis教授組利用無針靜電紡絲技術，通過將電解質磷酸二氫銫（CDP）與聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或聚乙烯醇（PVA）聚合物溶液混合，并加入少量以DMF為溶劑的聚苯胺（PANI）溶液來增加樣品的電導率。在靜電紡絲后高溫熱處理納米纖維樣品，成功制得了可用于固體酸性燃料電池（SAFCs）的納米纖維電極。
在靜電紡絲過程中，DMF較低的蒸汽壓導致其不易揮發。磷酸二氫銫（CDP）由于不溶于DMF，在靜電紡絲末期易形成過飽和狀態，會在PVP或PVA納米纖維內部及表面成核結晶“長出”納米顆粒。同機械壓制磷酸二氫銫（CDP）粉末生產的陰極相比，該納米纖維電極在每個電流密度下都具有更高的電池電壓，其原因是納米纖維電極表面積（21m2/g）相比于傳統陰極表面積（2.4m2/g）更大，約為9倍。同時因為PVP和PVA在氧化還原反應中沒有活性，所以需要通過300℃高溫熱處理去除。在該實驗中，PVP與PVA不同的熱解性質導致了PVP基納米纖維相比于PVA基納米纖維具有更好的電化學性能。該方法維持了納米顆粒的分散狀態，為在納米纖維表面附著納米顆粒提供了新的思路。
該研究成果近期發表于《Nature Communications》上。
圖文速遞
圖1.靜電紡絲過程的示意圖。納米顆粒修飾的納米纖維由透明聚合物溶液一步制成，溶液中含有溶解的磷酸二氫銫（CDP）和聚合物。在浸入溶液中的旋轉電極上會形成多個泰勒錐。在收集電極上吹熱空氣，使得靜電紡絲能夠在低聚合物濃度下進行。具有CDP納米顆粒的纖維會大面積地沉積到收集電極上。
圖2.橫截面掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。該圖顯示了靜電紡絲磷酸二氫銫（CDP）-聚乙烯吡咯烷酮（PVP）-聚苯胺（PANI）纖維，在纖維內和表面有CDP顆粒。a.
展開 基于comsol的電流體動力噴印泰勒錐仿真分析-靜電紡絲 ￥1560
靜電霧化與靜電紡絲的最大區別在于二者采用的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E4%BB%8B%E8%B4%A8" rel="noopener noreferrer" target="_blank">工作介質</a>不同，靜電霧化采用的是低<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%B2%98%E5%BA%A6" rel="noopener noreferrer" target="_blank">粘度</a>的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%89%9B%E9%A1%BF%E6%B5%81%E4%BD%93" rel="noopener noreferrer" target="_blank">牛頓流體</a>，而靜電紡絲采用的是較高粘度的非牛頓流體。這樣，靜電霧化技術的研究也為靜電紡絲體系提供了一定的理論依據和基礎。對靜電紡絲過程的深入研究涉及到靜電學、電流體力學、<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%B5%81%E5%8F%98%E5%AD%A6" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流變學</a>、空氣動力學等領域。20世紀30年代到80年代期間，靜電紡絲技術發展較為緩慢，科研人員大多集中在靜電紡絲裝置的研究上，發布了一系列的專利，但是尚未引起廣泛的關注。進入90年代，Reneker研究小組對靜電紡絲工藝和應用展開了深入和廣泛的研究。特別是近年來，隨著納米技術的發展，靜電紡絲技術獲得了快速發展，世界各國的科研界和工業界都對此技術表現出了極大的興趣。
展開 靜電紡絲納米纖維在膜法水處理方面的應用
并且，有大量研究通過調整紡絲溶液或者后處理方法制備超疏水納米纖維復合膜，從而進一步提高膜材料在膜蒸餾過程中的穩定性。另外，該綜述還討論了改性納米纖維膜對重金屬的吸附回收及其殺菌作用。
【總結與展望】
本文總結了納米纖維膜在膜法水處理方向的最新研究進展,包括納米纖維膜制備的主要影響因素、納米纖維膜的后處理改性方法以及納米纖維膜在膜法水處理方面的應用及其存在的問題。雖然納米纖維膜針對水處理過程的研發工作已經取得了令人矚目的進展，但仍然具有廣闊的進步空間。作者提出了靜電紡絲納米纖維膜仍需改善的幾個方面：（1）超細納米纖維的制備。靜電紡絲所制備的納米纖維尺寸通常在100納米至1微米之間。而由這些尺寸的納米纖維重疊覆蓋而成的納米纖維膜孔徑通常在微濾范圍內。為了進一步縮小膜孔徑、提高納米纖維膜的截留效果、有效支撐復合膜皮層，有必要研究如何通過靜電紡絲得到直徑低于100納米的超細纖維。（2）增強復合膜皮層與納米纖維膜基體的結合力。由于納米纖維膜的高表面粗糙度及高表面孔隙率，納米纖維基體與表面皮層的結合作用及其在長期使用過程中的穩定性還需進一步研究及優化。（3）納米纖維膜的膜污染問題。同樣由于納米纖維膜的高表面粗糙度及高孔隙率，污染物容易停留在納米纖維膜的表面及內部，難以清洗。如何通過選擇基體材料、調整膜孔徑、及有效的后處理方法減輕膜污染仍需更深入的系統研究。（4）靜電紡絲可用于制備得到多種功能化納米結構，例如中空納米纖維、取向納米纖維等。而如何在工業上大規模生產這些功能納米纖維尚需從業人員的努力。
本稿由南洋理工大學王蓉教授研究團隊撰寫。
展開 
掃描電鏡mapping圖如何助力靜電紡絲纖維結構觀察
掃描電鏡mapping圖在不同靜電紡絲纖維結構以及纖維直徑觀察的應用實例
CEM3000系列臺式掃描電鏡
掃描電鏡mapping圖以其直觀、準確的元素分布分析能力，在靜電紡絲纖維結構觀察以及眾多其他領域的研究中展現出了很大的優勢。隨著科技的不斷進步，掃描電鏡技術也在持續發展。未來，掃描電鏡有望在分辨率、分析速度和多功能集成等方面取得更大突破。更高的分辨率將使我們能夠觀察到更細微的纖維結構和元素分布細節；更快的分析速度將大大提高研究效率；而多功能集成則可能將掃描電鏡與其他分析技術相結合，為我們提供更全面、深入的材料微觀信息。這不僅將進一步推動科學研究的發展，也將為材料研發、生物醫學、環境保護等眾多領域帶來更多的創新機遇和便利，幫助我們更好地理解微觀世界，解決實際問題。
展開 南京工業大學孫世鵬《JMCA》封面：基于靜電紡絲納米纖維制備耐有機溶劑納濾膜方向取得進展
實驗室基于高壓溶液靜電紡絲法制備支撐層，①通過化學交聯法在聚合物鏈間形成穩定的交聯結構以及在極性溶劑中的化學穩定性；②通過采用靜電紡絲納米纖維基膜，利用其孔隙率高，孔道彎曲率低的特點降低基膜傳質阻力，且納米纖維膜相對于傳統非對稱基膜而言具有非常良好的機械強度。
圖1. (a) 傳統非溶劑致相分離法制備的納濾膜致密皮層有較高的傳質阻力，(b) 高壓靜電紡絲法制備的高通量復合膜為低彎曲率的貫通孔結構，降低了基膜傳質阻力。水合肼交聯法提高了聚丙烯腈材料在極性溶劑中的穩定性。
通過高壓溶液靜電紡絲法直接在接收器上堆積的納米纖維較為疏松，可以在高溫高壓下對其進行后處理以降低表面粗糙度。在水合肼溶液中進行化學交聯制備出有良好耐溶劑性能的改性PAN基膜，再通過界面聚合法制備得到聚酰胺選擇層。在特殊膜結構的作用下，交聯PAN納米纖維基膜的機械強度要強于傳統相轉化PAN膜20倍，且由于其低膜阻的特點提高了交聯劑在膜內的傳質分散，提高了對膜主體交聯的均勻性，提高了聚丙烯腈基膜在極性溶劑中的穩定性。
圖2. (a) 兩種交聯膜的物理外觀對比說明納米纖維膜在水合肼溶液中交聯程度更高,(b)兩種交聯膜的機械強度對比，(c) 高壓電場的誘導作用提高了PAN鏈段在纖維中的取向性， 使其具有了較高的機械強度。
在截留率相同的前提下，納米纖維復合膜的純水通量達到自制非對稱復合膜的9倍，顯示出納米纖維膜低膜阻的特性。納米纖維復合膜在溶劑體系中也具有良好性能，在不犧牲截留率的前提下，該膜在甲醇中能達到10LMH/BAR的通量，性能優于相似條件下的多數文獻值。且在二甲基亞砜(DMSO)中運行約50小時仍然能夠保持較好的穩定性，這表明納米纖維膜在有機溶劑體系中具有良好的應用前景。
展開 泰勒錐靜電紡絲過程仿真
所謂靜電紡絲，是在靜電場作用下，從極細（微米級）的毛細管噴出聚合物熔體（或溶液），生產出亞微米級聚合物纖維的一種加工工藝，是目前最常用的無紡布的生產方法。
在這個過程中，電荷從電極通過聚合物分子的極化以及電解質電離等方式進入流體，形成電流體。在外加電場作用下，流體將受到電場力、內部慣性力、粘性力，而且由于是相當小的直徑，所以表面張力也是不可忽視的力。通過分析這些力，我們會發現毛細管的管口處的帶電液滴在電場力作用下掙脫表面張力發生變形，隨著電場強度的增強，管口處的帶電液體將由半球形逐漸變為錐形，這就是題主關心的泰勒錐。顯然，整個研究對象就是一個復雜的多物理場過程，涉及電學、流體流動（包括多相流）等物理現象，對其進行仿真需要使用多物理場耦合建模。
本篇文檔基于COMSOL軟件模擬了靜電紡絲的過程。如有興趣的朋友，可聯系我，交流模型
展開 靜電紡絲納米纖維幫你實現！
燕山大學環境與化工學院焦體峰課題組利用靜電紡絲技術和溶劑蒸汽退火(SVA)方法制備了一種新型高效的聚(ε-己內酯)/聚環氧乙烷(PCL/PEO)空氣過濾納米纖維。通過SVA處理，纖維表面變得褶皺，可增強對PM2.5的捕獲效率。在重度污染狀況(PM2.5顆粒濃度>225 mg/m3)下，這種納米褶皺空氣過濾膜的移除效率達80.01%。
圖1 靜電紡絲技術和溶劑蒸汽退火(SVA)法制備PCL/PEO納米纖維膜及過濾空氣示意圖。
圖2 不同處理條件下制備的納米纖維膜空氣過濾測試結果；商業口罩經納米纖維膜處理前后濾除PM2.5效果對比。
秦皇島霧霾天氣下實地測量表明，空氣過濾膜處理的普通口罩能高效濾除PM2.5。與商業防霧霾口罩相比，本文經過SVA處理后的PCL/PEO空氣過濾膜具有制備方法簡單、環境友好且易降解的特性，在高效過濾膜領域有潛在應用。
文獻信息：
Hierarchical electrospun nanofibers treated by solvent vapor annealing as air filtration mat for high-efficiency PM2.5 capture
黃欣欣, 焦體峰*, 劉青青, 張樂欣, 周靖欣, 李冰冰, 彭秋明*
SCIENCE CHINA Materials, 2018, DOI: 10.1007/s40843-018-9320-4
展開 復旦大學俞燕蕾教授課題組：可操控微型水滴的光驅動超疏水智能紡絲墊
本文亮點
1、使用含偶氮苯的氟化線性液晶聚合物制備了具有微觀分級結構的靜電紡絲墊，可以通過光誘導改變超疏水表面的潤濕行為。
2、可通過光誘導在紡絲墊表面實現微小水滴的操控，實現3 μL超小水滴的陣列化操控。
Ⅰ. LLCP靜電紡絲墊的制備
作者首先通過開環移位聚合得到氟化LLCP聚合物，分子側鏈尾端的氟化烷基鏈能夠有效降低材料表面能，保證材料具有較好的超疏水性。接著采用靜電紡絲技術將制備好的LLCP聚合物沉積在鐵板上，干燥后得到具有光響應的紡絲墊。在紫外光和可見光照射下，偶氮基元發生順反異構，協同液晶光化學相變引發的光致變形，能夠快速可逆地改變紡絲墊表面潤濕行為，從而實現在紡絲墊表面操控微小液滴。
圖1（a）照片中顯示了不同光照下3微升超小水滴在超疏水LLCP紡絲墊表面自由滾動（左）和被釘扎（右）兩種狀態（光照條件：紫外光，365 nm,30 mWcm-2，2秒；可見光，530 nm, 20 mWcm-2，20秒；SA為滾動角）。（b）經由開環移位聚合得到的氟化LLCP聚合物分子結構。（c）制備靜電紡絲墊的示意圖
Ⅱ. LLCP材料的結構物性
為了探究材料結構物性，作者使用紫外可見分光光度計、DSC、POM和XRD對LLCP材料進行表征。UV-Vis光譜吸光度變化說明了LLCP溶液在365 nm和530 nm光輻照下會發生明顯的順反異構轉變。
展開 天津大學仰大勇團隊綜述：生物功能電紡納米材料——從拓撲結構設計到生物應用
【引言】
生物功能高分子材料廣泛應用于生物醫學領域，其中靜電紡絲（縮寫為“e-spin”）是制備各種生物功能高分子材料最簡單、最直接的技術。與傳統的紡紗技術（如溶液紡絲和熔融紡絲）相比，e-spin使用靜電力來加工聚合物溶液并生產微米級或納米級的材料。e-spin不僅可用于制造納米纖維，還可制造具有多種拓撲結構的納米材料。超過一半的e-spin材料應用于生物醫學領域，包括組織工程、傷口愈合、藥物/生物活性分子遞送、診斷和仿生學。本文重點介紹了電紡生物功能納米材料的拓撲結構設計和生物醫學應用的最新進展。
【成果簡介】
靜電紡絲是一種高度通用的技術，可將聚合物或相關材料加工成直徑范圍從微米到納米級的纖維材料。早期電紡材料主要是聚合物，形態主要是纖維。在過去的二十年中，科研人員在選材和形貌方面都取得了很多進展，制備了包括金屬、金屬氧化物、碳材料和有機/無機復合材料的靜電紡絲，以及制造了珠、管以及多級結構等纖維之外的更多形態。此外，還探索了多種有前景的應用，主要包括生物、能源、催化、環境和機械增強，其中一半以上專注于生物醫學應用。比如，設計電紡納米材料以模擬細胞外基質的結構特征，用于細胞生長和營養物轉運；封裝或附著有生物活性分子和藥物的電紡納米材料可用于遞送分子；由于高孔隙率和大比表面積，它們還可以用于醫學診斷以增強特異性、靈敏度和信號傳導能力。此外，電紡納米材料可以組裝成各種有趣的仿生結構。所有這些特點使得靜電紡絲成為制造生物功能納米材料的有力工具，用于涉及人類健康的一系列生物醫學應用，主要包括組織工程、傷口愈合、藥物/生物活性分子遞送、診斷和仿生學。
展開 復旦大學俞燕蕾教授課題組：可操控微型水滴的光驅動超疏水智能紡絲墊
本文亮點
1、使用含偶氮苯的氟化線性液晶聚合物制備了具有微觀分級結構的靜電紡絲墊，可以通過光誘導改變超疏水表面的潤濕行為。
2、可通過光誘導在紡絲墊表面實現微小水滴的操控，實現3 μL超小水滴的陣列化操控。
Ⅰ. LLCP靜電紡絲墊的制備
作者首先通過開環移位聚合得到氟化LLCP聚合物，分子側鏈尾端的氟化烷基鏈能夠有效降低材料表面能，保證材料具有較好的超疏水性。接著采用靜電紡絲技術將制備好的LLCP聚合物沉積在鐵板上，干燥后得到具有光響應的紡絲墊。在紫外光和可見光照射下，偶氮基元發生順反異構，協同液晶光化學相變引發的光致變形，能夠快速可逆地改變紡絲墊表面潤濕行為，從而實現在紡絲墊表面操控微小液滴。
圖1（a）照片中顯示了不同光照下3微升超小水滴在超疏水LLCP紡絲墊表面自由滾動（左）和被釘扎（右）兩種狀態（光照條件：紫外光，365 nm,30 mWcm-2，2秒；可見光，530 nm, 20 mWcm-2，20秒；SA為滾動角）。（b）經由開環移位聚合得到的氟化LLCP聚合物分子結構。（c）制備靜電紡絲墊的示意圖
Ⅱ. LLCP材料的結構物性
為了探究材料結構物性，作者使用紫外可見分光光度計、DSC、POM和XRD對LLCP材料進行表征。UV-Vis光譜吸光度變化說明了LLCP溶液在365 nm和530 nm光輻照下會發生明顯的順反異構轉變。
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哈工大邵路教授等ACS Nano： 可規模化超浸潤膜實現超快油水分離
圖1. a、b為同軸靜電紡絲與普通靜電紡絲過程的對比，c為PVDF-co-PDMS-AS納米纖維膜的設計概念的演變
近日，哈爾濱工業大學教授、英國皇家化學會會士、城市水資源與水環境國家重點實驗室成員邵路團隊與哈爾濱工業大學（威海）中歐膜技術研究院副院長、海洋科學學院教授張瑛潔團隊合作，采用簡單的同軸靜電紡絲技術，構建了超疏水納米纖維膜，展現出優異的油包水乳液分離性能。在高壓電場下，聚二甲基硅氧烷（PDMS）前驅體與聚偏二氟乙烯（PVDF）溶液在噴絲頭中強迫混合擴散，溶液發生相轉化，由于聚合物溶質粘度（PDMS和PVDF）和助溶劑（THF和DMF）的蒸發速率的差異，形成了嵌入微球的納米纖維膜（PVDF-co-PDMS）。進一步設計了具有超快滲透性能和優異分離性能的非對稱復合膜（PVDF-co-PDMS-AS）。
圖2. 膜的化學結構和表面形貌研究
圖3 膜表面潤濕性的研究
通過同軸靜電紡絲技術制備的PVDF-co-PDMS膜和PVDF-co-PDMS-AS膜的純水接觸角分別達到155.1°和157.4°，并且其水下油接觸角可在1s內達到0°，表現出優異的超疏水-水下超親油性。此外，納米纖維膜還具有出色的抗水粘附性，最低滾動角約為6.7°。
圖4 膜的油包水乳液分離性能的研究
油包水乳液經過膜過濾后變得透明，在顯微鏡下不能觀察到液滴的存在。憑借精心定制的膜結構和表面性能，該膜對正辛烷包水乳液的滲透性能達到17,331 L m-2 h-1 bar-1，分離效率高達99.6%，對200nm以上的水滴可以實現100%去除。
展開 有望成為鋰離子電池下一代的隔膜材料—PI
Liyun Cao[5]等人通過靜電紡絲的方法制備得到的PI納米纖維基無紡布能夠在500℃高溫下穩定使用（圖3），孔隙率達到90%，對極性電解液的吸液率高，阻抗低，倍率性能好，5C充放電320圈后容量保持率為99.66%。Ying Wang[6]等人將PAA和SiO2制備成紡絲液，靜電紡絲制備PAA/ SiO2納米纖維膜，然后熱亞胺化得到PI/ SiO2多孔膜，孔隙率高達90%，電解液吸收率高達2400%（普通的PP隔膜的吸液率只有169%），能耐250℃高溫，表現出較好的倍率性能和循環性能。Jaritphun Shayapat[7]等也采用靜電紡絲的方法制備了PAA/ SiO2和PAA/ Al2O3多孔膜。
圖5 PI多孔隔膜的制備流程圖及其在不同溫度加熱下的圖片
Baoku Zhu[8]等將PAA溶液采用非溶劑致相分離法制備得到PAA多孔膜，然后熱亞胺化得到PI多孔膜，通過控制成膜條件，制得孔徑在0.5μm左右，分布均勻，呈海綿狀的PI多孔膜，該多孔膜的離子電導率可達2.15 mS/cm，吸液率可答250%，在180℃下無熱收縮（圖5）。Xuyao Hu[9]等將SiO2分散在PI的NMP溶液中，然后將混合液干燥成膜，用HF蝕刻掉SiO2得到PI的多孔膜，并與PP膜對比發現，PI多孔膜在180℃下無明顯熱收縮，提高鋰離子電池的安全性。
【結語】
隨著電子信息和新能源產業的發展，對鋰離子電池尤其是新能源汽車用動力電池的性能提出了更高的要求。作為鋰離子電池四大主材之一的隔膜，它將直接影響著電池的安全性，其厚度、孔隙率、吸液率、化學穩定性、靜電值都會直接影響到電池的電性能。傳統聚烯烴隔膜吸液率和耐高溫性差，需要開發熱穩定性好、電解液浸潤性好的新一代隔膜材料。
展開 北理工吳鋒院士團隊Adv. Energy Mater.：高容量磷功能化硬碳材料的儲鈉機理
該論文采用靜電紡絲技術制備磷功能化的硬碳材料，這一材料比表面積低、電壓平臺也很低，能夠得到較高的脫鈉容量和能量密度，首周容量高達 393.4 mAh g-1，100周循環后容量保持率為 98.2%。與N相類似，P也能夠摻雜到碳中，作為給電子體使費米能級向導帶偏移，但其原子半徑明顯大于N，很難實現真正意義上的摻雜即P很難進入并占據石墨的晶格位點，事實上，P更傾向于與C或O成鍵。在之前的研究中，美國俄勒岡州立大學的紀秀磊等曾采用傳統的蔗糖燃燒法合成P摻雜的硬碳（ACS Energy Lett. 2016, 1, 395.），并證實P是以POx的形式存在。吳鋒團隊在Adv. Energy Mater.的這項工作中采用靜電紡絲法制備前驅體，再經過高溫煅燒得到硬碳材料，這一方法保證了P混入的均勻性并得到特殊的類“蜂窩煤”形貌；為深入理解磷功能化硬碳材料的儲鈉機理，研究團隊還基于密度泛函理論（DFT），采用第一性原理計算了P對Na的吸附能以及態密度（DOS），表明磷功能化硬碳材料表現出的超高比容量主要是由于磷在石墨層間形成的 P=O 和 P-C 鍵增強了 Na 的吸附。
展開 西工大顧軍渭教授《Small》：基于三明治結構的電磁屏蔽復合膜
最近，SFPC課題組2020級博士研究生張雅莉同學借助“靜電紡絲-鋪層-熱壓”工藝制備了上下層為Fe3O4/聚乙烯醇（PVA）復合電紡纖維、中間層為Ti3C2Tx/PVA復合電紡纖維的三明治結構電磁屏蔽復合膜。靜電紡絲工藝促使Fe3O4和Ti3C2Tx沿PVA電紡纖維的徑向排列，有利于增加導磁、導電以及導熱通路形成的可能性。上下磁性層、中間導電層的三明治結構使電磁波在復合膜中經歷“吸收-反射-再吸收”的過程，并使Fe3O4和Ti3C2Tx的有效濃度提高，增加三明治結構電磁屏蔽復合膜對電磁波的磁滯損耗，且有助于在較低Ti3C2Tx用量下迅速實現其完整導電、導熱通路的高效搭建。得益于靜電紡絲工藝與三明治結構的優化設計構建，當Ti3C2Tx用量為13.3 wt%且Fe3O4用量為26.7 wt%時，三明治結構電磁屏蔽復合膜在75 μm厚度下的電磁屏蔽效能（EMI SE）為40 dB，高于相同填料用量下基于共混-靜電紡絲-熱壓工藝制備的電磁屏蔽復合膜（21 dB）；此外三明治結構電磁屏蔽復合膜還具有優異的導熱性能（導熱系數λ和熱擴散系數α分別為2.86 W/(m·K)和2.43 mm2/s）和力學性能（拉伸強度、韌性和楊氏模量分別高達27.7 MPa、6 MJ/m3和8.27 GPa）。
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