納米材料的案例
《先進材料》國家納米科學中心專題綜述：抗菌碳納米材料的新進展
近日，國家納米科學中心的宮建茹課題組在國際知名期刊Advanced Materials上發表了抗菌碳納米材料的專題綜述“Antibacterial Carbon-Based Nanomaterials”（Adv. Mater. 2018, 1804838），系統地介紹了該研究方向近年來的重要進展。
目前，由于細菌耐藥性的廣泛出現和迅速傳播，現有的可對抗耐藥性細菌的抗生素種類極其有限，新型抗生素的開發進度緩慢，細菌感染再次被列為影響全球人類健康的重要因素之一。與傳統的抗生素不同，納米材料具有較強的跨膜能力、抑制外排泵的功能和不易誘發細菌耐藥性的特點，有望成為一種新型抗生素替代品。其中，碳納米材料具有高效的抗菌活性、良好的生物相容性和環境友好等特征，展現出巨大的抗菌應用潛力。據此，該綜述系統介紹了碳納米材料的重要理化性質，主要抗菌機制，其理化因素與抗菌機理的密切關聯，以及發展抗菌碳納米材料的挑戰和前景。
碳納米材料的主要理化性質及其抗菌機制
碳納米材料能夠通過多種機制實現抗菌或殺菌作用，其中包括：細菌細胞壁/細胞膜的機械性損傷、細菌的氧化應激（活性氧依賴和活性氧不依賴兩種）、光熱和光催化效應（如利用具有良好光催化性能的氮化碳納米材料，Nano Lett. 2018, 18, 5954）、脂質抽提、細菌代謝抑制、包裹隔離及其協同作用。此外，這些作用機制和碳納米材料的理化性質密切相關，如碳納米材料的維度決定了與細菌的作用方式，進而可能影響其主要的抗菌作用機制。文章討論了零維的富勒烯、納米金剛石、碳點和石墨烯量子點，一維的單壁碳管和多壁碳管，二維的碳化氮、石墨烯及其衍生物的抗菌活性和抗菌機制。除維度外，碳納米材料的尺寸、形狀、片層數及表面功能化等方面的理化性質也與其抗菌活性息息相關。例如，石墨烯量子點經不同手性氨基酸功能化后表現出明顯不同的抗菌活性。
展開 納米材料的表征技術合集
材料人現在設立各種文章專欄，所涉及領域正在慢慢完善，由此也需要更多的專欄作者，期待你們的加入，有意向的小伙伴可直接聯系cailiaorenVIP。不要再猶豫，下一個專欄創始人就是你。請記住：縱然你離我千里萬里，我都在材料人等你！
1.前言
納米科技是未來高科技發展的基礎，納米材料的化學組成、結構以及顯微組織關系是決定其性能以及應用的關鍵因素，能夠用于納米材料表征的儀器分析方法已經成為納米科技中必不可少的實驗手段。許多研究人員以及相關人員對納米材料還不是很熟悉，尤其是對如何分析和表征納米材料，獲得納米材料的一些特征信息還存在一定疑惑。
圖1 納米材料常用的表征技術
從納米材料的表征技術角度分類的話，見圖1。不過為了讓大家更好的理解這些表征技術各自發揮的作用，我們從納米材料的角度來分別介紹，主要從納米材料的組成成分、形貌、粒度、結構等方面進行簡單介紹。
2. 組成成分分析
當我們合成好納米材料后，我們一般需要知道材料的成分是否是我們想要的，從而進行下一步相關性能的測試。因此首先確定納米材料的元素組成，判斷材料的純度，是否含雜質以及濃度等至關重要。為達到此目的，以下表征技術我們可以選擇。
展開 Sci.綜述: 富勒烯-二維納米材料復合材料及其在催化、器件中的應用
【引言】
富勒烯是納米碳材料家族中的一員，其具有0D結構，僅由sp2雜化的碳原子組成，是構建超分子組裝體和微/納米功能材料的重要模塊。而石墨烯作為納米碳材料中的一員，具有2D層狀結構、超大的比表面積以及較高的載流子遷移率。同樣，其他新型的類石墨烯2D納米材料，如石墨相氮化碳(g-C3N4)、過渡金屬二硫化物(TMDs)、六方氮化硼(h-BN)和黑磷(BP)，也顯示出獨特的電子、物理、化學性質，然而各向異性的性質限制了其應用。在與富勒烯進行非共價或共價復合時，2D納米材料的物理/化學性質可以調控，并且在大多數情況下能夠顯著提升性能、擴展應用。
【成果簡介】
近日，中國科學技術大學楊上峰教授(通訊作者)等詳細介紹了所有類型的富勒烯和2D納米材料(如石墨烯、g-C3N4、TMDs、h-BN和BP)的復合材料，包括其制備、結構、性質和應用，并展望了富勒烯-2D納米材料復合材料的發展前景，在Adv. Sci.上發表了題為“Hybrids of Fullerenes and 2D Nanomaterials”的綜述論文。作者重點闡述了具有獨特電子、化學性質的富勒烯對2D納米材料的電子、能帶結構影響。2D納米材料與富勒烯分子(非)共價連接后，其物理/化學性質可以進行調控，在大多數情況下性能可以得到提升，作者對性能提升的機理進行了詳細討論。此外，由于強烈的分子間相互作用，與富勒烯復合可以誘導2D納米材料新的性質，從而擴展2D納米材料的功能和應用。
展開 不只有石墨烯碳納米管 梳理新型碳納米材料及其輔助機理研究方法
富勒烯（Fullerene）、 碳納米管（CNT，Carbon Nanotube）、石墨烯（Graphene）都是近年來的熱門碳納米材料，目前共有5位科學家在這個領域贏得了諾貝爾獎。為什么碳納米材料廣泛的受到追捧呢？舉例來說，加入碳纖維的鋼材制成的自行車，重量僅僅是普通自行車的幾分之一，因為碳原子質量非常小，同時碳原子之間，或者碳原子和其他原子之間形成的化學鍵，又非常強韌。所以混合了碳納米的材料，通常都會兼具較好的力學性質與較輕的整體重量。
第一性原理廣泛應于在物理、化學以及材料科學中。材料設計，材料預測，解釋實驗等都離不開第一性原理計算，因為第一性原理從薛定諤方程開始， 只需要極少的參數，便可以非常準確的計算出材料的大部分材料性能；進一步結合絕熱假設，也可以用來模擬分子動力學。在碳納米材料的相關領域，第一性原理計算更是得到廣泛應用，因為碳原子的電子關聯非常弱，第一原理計算往往能夠做出非常準確的預測。
本文將會介紹一些新型的碳納米材料，它們在碳原子的結合方式和排列方式上和大家熟知的富勒烯， 碳納米管以及石墨烯略有不同。而這些細微的差異反映到最終的材料屬性上卻可以有很大的不同。碳原子排列的一個小差異，可以轉化成材料性質的大不同，這也是碳納米材料吸引著很多材料科學家、物理學家和化學家的地方。
一、雜化與維度
碳原子形成碳納米材料有兩種主要的雜化方式：sp2或者sp3。在sp2雜化模式下，每個碳原子會形成三個平面內均勻分布成120度角的三個分子軌道，以及一個平面外的p軌道，通稱為pz軌道；最典型的的碳納米材料便是著名的石墨烯。
展開 
納米技術在高分子材料改性中的應用
納米材料及其技術是隨著科技發展而形成的新型應用技術。納米材料的研究是從金屬粉末、陶瓷等領域開始的,現已在微電子、冶金、化工、電子、國防、核技術、航天、醫學和生物工程等領域得到廣泛的應用。近年來將納米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活躍,并取得了許多可觀的成果。
一、納米粒子的特性及其對納米復合材料的性能影響
1·1納米粒子的特性
納米粒子按成分分可以是金屬,也可以是非金屬,包括無機物和有機高分子等;按相結構分可以是單相,也可以是多相;根據原子排列的對稱性和有序程度,有晶態、非晶態、準晶態。由于顆粒尺寸進入納米量級后,其結構與常規材料相比發生了很大的變化,使其在催化、光電、磁性、熱、力學等方面表現出許多奇異的物理和化學性能,具有許多重要的應用價值。
(1)表面與界面效應。納米微粒比表面積大,位于表面的原子占相當大的比例,表面能高。由于表面原子缺少鄰近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化學活性,從而使納米粒子表現出強烈的表面效應。利用納米材料的這種特點,能與某些大分子發生鍵合作用,提高分子間的鍵合力,從而使添加納米材料的復合材料的強度、韌性大幅度提高。
(2)小尺寸效應。當超細微粒的尺寸與傳導電子的德布羅意波長相當或更小時,晶體周期性的邊界條件將被破壞,導致其磁性、光吸收、熱、化學活性、催化性及熔點等發生變化。如銀的熔點為900℃,而納米銀粉的熔點僅為100℃(一般納米材料的熔點為其原來塊體材料的30%~50%)。應用于高分子材料改性,利用納米材料的高流動性和小尺寸效應,可使納米復合材料的延展性提高,摩擦系數減小,材料表面光潔度大大改善。
(3)量子尺寸效應。即納米材料顆粒尺寸小到定值時,費米能級附近的電子能級由準連續能級變為離散能級的現象。
展開 高分子納米復合材料的研究進展
高分子納米復合材料的研究進展
摘要：闡述了高分子納米復合材料的發展研究現狀及高分子納米復合材料的制備方法、結構性質和性能，同時介紹了高分子納米材料的表征技術及應用前景。
關鍵詞：高分子；納米材料；復合材料；制備；表征；應用
1、引言
納米材料科學是一門新興的并正在迅速發展的理、膠體化學、配位化學、化學反應動力學和表面、界面科學等多種學科,在實際應用和理論上都具有極大的研究價值,所以成為近些年來材料科學領域研究的熱點之一, 被譽為“21世紀最有前途的材料”[ 1 ,2 ]。高分子納米復合材料是近年來高分子材料科學的一個發展十分迅速的新領域。一般來說，它是指分散相尺寸至少有一維小于 100 納米的復合材料。這種新型復合材料可以將無機材料的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性與高分子材料的韌性、可加工性及介電性質完美地結合起來，開辟了復合材料的新時代，制備納米復合材料。已成為獲得高性能復合材料的重要方法之一。
高分子材料科學的涉及非常廣泛,其中一個重要方面就是改變單一聚合物的凝聚態,或添加填料來實現高分子材料使用性能的大幅提升。因此納米粒子的特異性能使其在這一領域的發展過程中順應了高分子復合材料對高性能填料的需求, 對高分子材料科學突破傳統理念發揮重要的作用。納米材料科學與高分子材料科學的交融互助就產生了高分子納米復合材料[3]。
2、高分子納米復合材料的制備
高分子納米復合材料的涉及面較寬,包括的范圍較廣,近年來發展建立起來的制備方法也多種多樣[4、6 ],可大致歸為四大類:納米單元與高分子直接共混,在高分子基體中原位生成納米單元;在納米單元存在下單體分子原位聚合生成高分子及納米單元和高分子同時生成。
展開 納米復合材料或將成為下一代航空材料
納米復合材料或將成為下一代航空材料
一代材料，一代飛機
1903年，萊特兄弟制造的世界上第一架飛機“飛行者一號”邁出了人類征服空天的第一步，彼時的飛機機體主要由木材和布制成。
20世紀20年代，高強度的鋼和鋁合金逐漸代替了木材，為飛機插上了鋼鐵之翼。
50年代，耐熱性更好的鈦合金開始登上歷史舞臺。
80年代，高性能鋁合金以其輕質高強的特性逐漸獲得人們的青睞，成為飛機機體的主要結構材料。
21世紀，復合材料以其更低的密度、更高的強度以及強大的可設計性等諸多特點開始代替部分傳統材料，大型客機A350和B787上高性能復合材料用量均達到飛機結構用量的50%以上。
未來，航空材料又將走向何方？歐洲最大的飛機制造商——空中客車公司，將目光轉向了納米材料。
納米材料研發
8月31日，空客（北京）工程技術中心與中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）在蘇州舉行了合作簽約儀式，正式成立航空納米材料聯合實驗室，主要合作內容包括航空納米復合材料高導電、高韌性化技術以及在線高精度監測技術開發等。“這是空中客車中國公司在航空納米復合材料領域與中國研究團隊的第一次合作。”空客（北京）工程技術中心總經理程龍說。
蘇州納米所長期專注納米材料研發，在國際上較早開展高性能碳納米纖維與薄膜等材料研發和工程化，其產品性能和產能目前均處于國際先進水平。這與空中客車中國公司在航空先進材料方面的發展規劃高度切合，也為雙方合作奠定了堅實的技術基礎。
“目前飛機上應用最多的復合材料為碳纖維復合材料。
展開 納米復合材料或將成為下一代航空材料
納米復合材料或將成為下一代航空材料
一代材料，一代飛機
1903年，萊特兄弟制造的世界上第一架飛機“飛行者一號”邁出了人類征服空天的第一步，彼時的飛機機體主要由木材和布制成。
20世紀20年代，高強度的鋼和鋁合金逐漸代替了木材，為飛機插上了鋼鐵之翼。
50年代，耐熱性更好的鈦合金開始登上歷史舞臺。
80年代，高性能鋁合金以其輕質高強的特性逐漸獲得人們的青睞，成為飛機機體的主要結構材料。
21世紀，復合材料以其更低的密度、更高的強度以及強大的可設計性等諸多特點開始代替部分傳統材料，大型客機A350和B787上高性能復合材料用量均達到飛機結構用量的50%以上。
未來，航空材料又將走向何方？歐洲最大的飛機制造商——空中客車公司，將目光轉向了納米材料。
納米材料研發
8月31日，空客（北京）工程技術中心與中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）在蘇州舉行了合作簽約儀式，正式成立航空納米材料聯合實驗室，主要合作內容包括航空納米復合材料高導電、高韌性化技術以及在線高精度監測技術開發等。“這是空中客車中國公司在航空納米復合材料領域與中國研究團隊的第一次合作。”空客（北京）工程技術中心總經理程龍說。
蘇州納米所長期專注納米材料研發，在國際上較早開展高性能碳納米纖維與薄膜等材料研發和工程化，其產品性能和產能目前均處于國際先進水平。這與空中客車中國公司在航空先進材料方面的發展規劃高度切合，也為雙方合作奠定了堅實的技術基礎。
“目前飛機上應用最多的復合材料為碳纖維復合材料。
展開 納米材料三氧化二鋁在氧化鋁陶瓷中的應用
【什么是納米材料？】
納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1-100 nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。
納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子(nano particle)組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域，從通常的關于微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統，是一種典型的介觀系統，它具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。當人們將宏觀物體細分成超微顆粒（納米級）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面的性質和大塊固體時相比將會有顯著的不同。
納米技術的廣義范圍可包括納米材料技術及納米加工技術、納米測量技術、納米應用技術等方面。晶瑞新材料在納米材料領域有這豐富的經驗，其中納米材料技術著重于納米功能性材料的生產（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術（化學組成、微結構、表面形態、物、化、電、磁、熱及光學等性能）。納米加工技術包含精密加工技術（能量束加工等）及掃描探針技術。
【納米材料三氧化二鋁在陶瓷中的應用】
傳統的陶瓷材料中晶粒不易滑動，材料質脆，燒結溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運動，因此，納米陶瓷材料具有極高的強度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表面退火處理，就可以使納米材料成為一種表面保持常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性，而內部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。
展開 中國科大提出碳納米材料合成新路線
日前，中國科學技術大學教授俞書宏和梁海偉團隊設計出一種過渡金屬鹽催化有機小分子碳化的合成新途徑，實現了在分子層面可控的宏量合成多孔摻雜碳納米材料。研究成果發表在7月27日出版的《科學進展》上。
有機小分子因其存在廣泛、種類多樣、元素豐富，是一種理想的制備碳納米材料的前驅體。但在高溫下，有機小分子的高揮發性使得其作為原料制備碳納米材料必須使用復雜方法和設備，如化學氣相沉積和高壓密閉合成。
針對上述挑戰，研究人員提出一種過渡金屬輔助有機分子碳化的方法，通過使用過渡金屬鹽輔助熱解有機小分子來制備碳納米材料。在高溫熱解過程中，過渡金屬鹽不僅能提高小分子的熱穩定，還能催化其聚合優先形成相應的聚合物中間體，避免有機小分子在高溫熱解中揮發，最終形成碳納米材料。
他們發現，至少15種有機小分子和9種過渡金屬鹽可以作為碳前驅物和催化劑來制備相應的碳基納米材料，同時多種硬模板可以用在該方法中來提高所得材料的比表面積和多孔性。研究表明，該方法是一種普適、簡單、高效的碳納米材料合成方法。
該法制備的多孔碳納米材料在選擇性乙苯氧化、硝基苯氫化、析氫反應、氧還原反應中，均表現出優異的催化性能。
相關論文信息：Science Advances 2018, 4, eaat0788
來源：中國科學報
展開 吃了納米材料的混凝土，會變成什么樣？
二氧化硅氣凝膠
處于納米尺度的納米 CaCO3 由于自身惰性，基本不會與混凝土體系發生化學反應，但能極大地提升摻有納米 CaCO3混凝土拌合物諸如黏聚性和保水性等和易性，而且納米CaCO3 來源廣泛，價格低廉，因此，納米CaCO3 有可能成為在混凝土建筑中大量應用的納米材料，基于納米CaCO3 的納米混凝土也得到有效推廣。
納米材料的摻入一方面能提高水泥混凝土材料的機械性能，降低相應混凝土內部變形及裂縫的開展；另一方面可顯著增強水泥混凝土材料的物理性能，譬如耐磨耗性、導電性、導熱性、壓阻智能性、阻尼自增強性等，使水泥混凝土基材料向高性能和多功能方向發展。然而，還有很多納米材料在混凝土中的性能還尚未開 發，且多種納米材料在混凝土中復摻方法及效能的相關研究還很少。不難預計，隨著納米材料科技的飛速發展，納米材料及納米混凝土的研究將持續成為國內外混凝土材料研究領域的熱點，從而使混凝土行業得到更好的發展。
來源：同濟可持續混凝土、今日頭條
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納米復合材料或將成為下一代航空材料
納米復合材料或將成為下一代航空材料
一代材料，一代飛機
1903年，萊特兄弟制造的世界上第一架飛機“飛行者一號”邁出了人類征服空天的第一步，彼時的飛機機體主要由木材和布制成。
20世紀20年代，高強度的鋼和鋁合金逐漸代替了木材，為飛機插上了鋼鐵之翼。
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80年代，高性能鋁合金以其輕質高強的特性逐漸獲得人們的青睞，成為飛機機體的主要結構材料。
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納米材料研發
8月31日，空客（北京）工程技術中心與中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）在蘇州舉行了合作簽約儀式，正式成立航空納米材料聯合實驗室，主要合作內容包括航空納米復合材料高導電、高韌性化技術以及在線高精度監測技術開發等。“這是空中客車中國公司在航空納米復合材料領域與中國研究團隊的第一次合作。”空客（北京）工程技術中心總經理程龍說。
蘇州納米所長期專注納米材料研發，在國際上較早開展高性能碳納米纖維與薄膜等材料研發和工程化，其產品性能和產能目前均處于國際先進水平。這與空中客車中國公司在航空先進材料方面的發展規劃高度切合，也為雙方合作奠定了堅實的技術基礎。
“目前飛機上應用最多的復合材料為碳纖維復合材料。
展開 國家納米中心唐智勇Adv. Mater. 綜述：磁圓二色譜在納米材料領域的應用:深入理解和調控激子和
在摻雜半導體納米晶體體系，MCD技術能夠直接測量Zeeman分裂的增強效應；對于貴金屬納米結構，MCD技術揭示了局域SPR的對稱性起源，以上為調控磁光效應奠定了基礎。然而，需要指出的是，盡管MCD具有重要的應用價值，由于缺乏及時的總結，目前研究人員對于MCD技術在納米體系中的應用仍缺乏廣泛的認知和理解。
【成果簡介】
磁性圓二色譜( MCD )在揭示材料電子態信息方面具有獨特優勢，為探索納米光學材料的結構和磁光特性之間的關系提供了新的機會。近日，國家納米中心的唐智勇教授（通訊作者）在Advanced Materials上發表文章，題為“Magnetic Circular Dichroism in Nanomaterials: New Opportunity in Understanding and Modulation of Excitonic and Plasmonic Resonances”。本文綜述了MCD技術在半導體和貴金屬納米材料中應用的代表性研究。MCD在闡明半導體納米晶體中的激子躍遷、貴金屬納米團簇中的電子躍遷以及貴金屬納米結構中的等離激元共振的結構信息方面具有不可取代的作用。憑借這些優勢，MCD技術在評估具有不同化學成分、幾何形狀、組裝構象和耦合效應的納米材料的激子和等離激元光學活性的磁調制方面顯示出無可匹敵的能力。了解利用MCD技術調控納米尺度磁光效應的關鍵因素將極大地促進半導體和貴金屬納米材料在傳感、自旋電子學、納米光子學等領域的應用。
展開 應用在汽車方面的納米材料
納米材料的特性為其廣泛的應用奠定了基礎，利用納米材料特殊的抗紫外線，抗老化，高強度和韌性，良好的靜電屏蔽效應，色澤變換效應及抗菌消臭功能，開發和制備新型的汽車涂料，納米復合材料車體，納米發動機及納米汽車潤滑劑，尾氣凈化劑等具有廣闊的應用前景和發展前景。
材料被控制到納米級時，不僅光、電、熱、磁性發生變化，而且具有輻射、吸收、吸附等許多新特性。這是由于隨著粒子的細微化，納米材料的表面活性也隨之增加。在汽車的諸多部位，比如底盤、輪胎或者車體等，都能見到納米材料的影子，直到現在如何高效地運用納米技術以實現汽車的快速發展仍是汽車行業最受關注的議題之一。
納米材料在汽車研發中的主要運用方向
一，汽車涂料。
納米技術在汽車涂料中的應用可分為多個方向，具體有納米面漆、碰撞變色涂料、抗石擊涂料、防靜電涂料、除臭涂料等。
1.汽車面漆
面漆是對汽車質量所進行的一種直觀性評價，好的汽車面漆不僅應當具備極好的裝飾性，而且還應當具備極好的耐久性，也就是要能夠抵抗紫外線、水分、酸雨以及抗劃痕等性能。
在納米面漆中，納米顆粒分散在有機聚合物骨架中，作承受負載的填料，與骨架材料相互作用，有助于提高材料的韌性和其他機械性能。研究表明，將10%的納米TiO2（VK-T200）粒子完全分散于樹脂中，可提高其機械性能，尤其可使抗劃痕性能大大提高；而將納米高嶺土作填料時，所制成的復合材料不但透明，而且還具備吸收紫外線的特點，同時還可提升熱穩定性。
另外，納米材料還具有隨角度變色的效應，將納米TIO2（VK-T25Q）添加在汽車的金屬閃光面漆中，能使涂層產生豐富而變幻莫測的色彩效果。納米粉與閃光鋁粉或云母珠光粉顏料并用于涂料體系時，能在涂層的光照區的測光區反射藍色乳光，從而增加金屬面漆顏色的豐滿度，產生獨特的視覺效果。
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。
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