一、研究背景

纳米纤维作为一维纳米材料，因其具有比表面积大、表面功能化和结构稳定等独特优势而备受关注。大比表面积使纳米纤维具有优异的吸附性能。特别是，具有适当孔径分布的纳米纤维可以提供大量的位点，以容纳高负载的活性材料。

电纺丝技术是在强电场下对聚合物溶液或熔体进行纺丝的过程。在电场的作用下，纺丝液膨胀成微小的射流，然后凝固成纤维。电纺丝设备简单，成本低。电纺丝可生产多种材料，而且过程可控。这些优点使其成为生产聚合物纳米纤维最常用的技术之一。此外，碳纳米纤维可以通过碳化聚合物前体获得。电纺丝也是生产复合纳米纤维的常用技术。与传统的纺丝技术相比，高压静电场可将聚合物溶液（或熔体）拉伸成纳米纤维，使电纺丝生产的纤维直径小至一纳米。此外，该技术操作简单、成本低廉、用途广泛，适合工业化生产，下文将对此进行讨论。

如今，随着工业的发展，产生了越来越多的无机和有机污染物。因此，对这些污染物进行定性和定量分析在环境保护和食品安全方面发挥着重要作用。目前已开发出荧光、紫外可见光谱、质谱和电分析等多种技术。其中，电化学传感器因其灵敏度高、准确性好、检测范围广、操作简便、价格低廉而受到越来越多的关注。

在生物传感器中，电纺纳米纤维可用作传感器的基底材料或功能元件。作为基底材料，电纺纳米纤维可以提供较大的比表面积，增强对生物大分子的吸附，从而提高传感器的灵敏度和检测限。同时，电纺纳米纤维的孔隙结构也有利于生物分子的扩散和转移，从而提高传感器的响应速度和稳定性。此外，电纺纳米纤维还可用作功能元件，如生物大分子的固定载体和生物识别分子的固定基底。通过将生物分子或生物识别分子固定在电纺纳米纤维上，可以实现对不同生物分子的高灵敏度和选择性检测。

在这篇综述中，我们概述了电纺技术的原理、纳米纤维形态的调节以及电纺纳米纤维在电化学传感器中的应用。此外，还对电纺技术面临的挑战和前景进行了展望。

二、摘要

静电纺丝生产设备电纺丝是一种具有成本效益和灵活性的技术，可用于生产具有大比表面积、功能化表面和稳定结构的纳米纤维。近年来，电纺纳米纤维因其优异的形态和结构特性，在电化学生物传感器领域受到越来越多的关注。本综述概述了静电纺丝生产设备电纺技术的原理。讨论了生产不同直径、形态和结构的纳米纤维的策略，以了解纳米纤维形态和结构的调节规律。详细回顾了静电纺丝生产设备电纺纳米纤维在电化学生物传感器中的应用。此外，我们还展望了电纺技术的未来前景以及规模化生产所面临的挑战。

三、 结论

静电纺丝是制备纳米纤维的一种简单有效的方法。静电纺纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、结构多样等特点。此外，静电纺纳米纤维的表面易于功能化。这些优点使得静电纺丝技术在电化学传感器领域具有很大的发展潜力。在过去的几十年里，大量的研究为电纺纳米纤维的结构和形态的控制奠定了基础，并且在电化学传感的实际应用中见证了许多有趣的复合纳米纤维结构。

本综述概述了电纺丝技术对纳米纤维形态和结构的调节及其在电化学传感器中的应用。讨论了影响纳米纤维形态的因素以及生产特殊形态纳米纤维的策略。一般来说，可通过以下策略提高纳米纤维的性能并扩大其应用范围：(i) 纳米纤维直径；(ii) 特殊形态（中空、芯鞘、多孔和珠状）；(iii) 表面功能化；(iv) 纳米纤维金属化；(v) 碳化形成 CNF。本综述还讨论了通过这些策略获得的各种纳米纤维在检测不同物质方面的工作原理和优势。

总之，近几十年来，电纺丝技术在理论和应用方面都取得了许多成就。电纺丝已涉及许多领域，如能量存储、组织工程、环境保护、智能纺织品、电子器件、物理和化学传感器等。特别是目前电纺丝的研究呈现出微型化、简单化和经济化的趋势，使该技术在智能医疗领域发挥重要作用成为可能。然而，目前仍存在许多问题。例如，电纺丝的大规模生产仍存在工艺和安全问题。此外，有必要建立一套完整的电纺纳米纤维安全性评价体系。

图1.(A) 电纺丝装置示意图。(B) 照片显示的是水滴变形后喷射出水柱的过程。零点时间为射流首次出现的帧。(C) 喷射的图像。曝光时间为 0.25 毫秒。

图2.在水中收集的电纺聚（ε-己内酯）纤维的 SEM 图像。

 

图3.梯度电纺丝和受控热解方法示意图。

图4.基于电纺 PVDF 纳米纤维压电纳米发电机的电子皮肤照片。插图显示了与神经元细胞类似的演示。

 

图5.多离子选择电极示意图。