一、研究背景

在过去的几十年里，静电纺丝已经成为一种有用和简便的方法来合成具有新颖表面形态的微纳米范围直径的纤维。静电纺丝技术自20世纪初兴起以来，被认为是一种用不同聚合物制备纳米材料的基本方法。与其他光纤制造工艺相比，该技术具有成本低、工艺有效、操作简单、易于控制光纤的设计和宽度等优点。对静电纺丝工艺参数的改进有许多报道。

同轴静电纺丝于2002年推出。近年来，为了提高纳米纤维的功能性，对静电纺丝工艺进行了大量的调整。利用同轴静电纺丝技术制备核心-鞘层生物组分纳米丝结构，是一种得到广泛关注和广泛应用的技术。在这种方法中，多种材料通过同轴管道自由输送，并制备成核-壳设计形式的纳米丝。在纳米或微观层面上，一种材料被另一种材料覆盖，这种基于多种材料设计的生产需求不断增长，为静电纺丝的广泛应用保持了优异的性能。

科学家们使用的整体装置与一般静电纺丝所使用的装置非常相似。通过嵌入一个更紧凑的（内部）管来改变喷丝管，该管与较大的（外部）管平行安装，以形成同轴排列。如图1所示，外管与持有壳体溶液的源连接，内管与持有堆芯溶液的源连接。

图1.同轴静电纺丝制备核-壳纳米纤维的一般原理图。

溶液的进给量可以通过计量泵或空气压力来控制。在之前的研究中，将壳液暴露在外部压力下，并在重力的作用下移动，其中作用过程是垂直方向的。为了在同轴旋转方法中传导聚合物溶液，需要一个覆盖储层的加热系统。预计同轴静电纺丝需要一个完美的规划和构造的同轴喷丝器。Wang和他的同事们的研究消除了将内部毛细血管嵌入外部毛细血管的必要性，反之亦然。该策略包括具有不同体积管的双储层，然而，较小的管在提取较大的毛细管时嵌入泰勒锥状的外部。同轴自旋过程在理论上与单管静电自旋过程平行，通过单管静电自旋使高压聚合物溶液带电，聚集的电荷主要发生在鞘液的外层，来自同轴的外部毛细管。由于类似的电荷斥力作用，液滴（鞘液）的面积增大，其形状变为锥形，当电荷聚集到一定程度时，由于最大电位差，从锥形向外扩散出井射流。护套内产生的压力是岩心溶液通过接触摩擦和粘性拖动发生剪切的基本原因。因此，核心液体扭曲成锥形，并且在针的笔尖上产生同轴射流，如图2所示。可以预见的是，只要锥体平衡良好，芯将均匀地融合在护套中，以实现芯/壳材料的发展。传统的静电纺丝系统只使用一种流体，当射流流向收集器时，射流会经历弯曲不稳定，并起到双向振荡的作用，此时芯层和壳层溶剂都蒸发，从而获得所需的芯层纳米纤维。

此外，由于核壳溶液相互接触，并经历了类似的弯曲不稳定性和抽动运动，因此它们之间在合成、粘弹性和物理特性方面的独特性水平在复合纳米材料的制造中发挥了非常重要的作用。

图2.解泰勒锥形成的示意图。(A)外层电荷作用于护套溶液，(B)变形护套液滴对岩心施加粘胶阻力，(C)粘胶阻力持续作用于岩心/壳复合形成泰勒锥。

二、摘要

纳米纤维因其在工业、技术和科学领域的广泛应用而成为研究人员关注的焦点。纳米纤维是通过著名的静电纺丝技术制造的。但是通过单喷嘴静电纺丝，我们不能使用所有的前驱体溶液，而且也不能达到理想的纤维几何形状。为了克服单喷嘴静电纺丝的局限性，介绍了一种先进的静电纺丝方法——同轴静电纺丝。本文将介绍同轴静电纺丝的过程和取得的进展，这些进展使形成具有增强特性的均匀纤维成为可能。该技术可用于从不可纺前体中制备功能性和中空纤维。在单喷嘴静电纺丝中观察到的一个共同缺点是药物的可降解性，这可以通过同轴静电纺丝来避免。同轴静电纺丝与单喷嘴常规静电纺丝的比较已经建立并得到最新文献的支持。综述了同轴静电纺丝技术在多个领域的应用，重点介绍了生物医学领域。其主要应用于伤口敷料、牙周再生、神经组织工程、骨组织工程、双重给药、癌症治疗等方面。为未来潜在的研究人员设计一种更有效和可持续的方法来开发功能性芯鞘纳米纤维提出了建议。

三、结论

本文综述了同轴静电纺丝设备合成纳米纤维的研究进展。该合成工艺对制备具有先进结构特征的纳米纤维具有重要意义。因为同轴静电纺丝可以专门从通常被认为是“不可纺”的前体生产纳米纤维。这一过程可以使社会充分利用纳米级纤维的所有可能用途。它提供了一种简单的技术，用于生产中空纤维和/或将功能化合物（如药物、自愈物质和纳米颗粒）封装到耐用的纺织品中。当药物通过同轴静电纺丝包封时，合成的纤维具有持续释放作用。这比通常仅通过将药物与单喷嘴静电纺丝结合而获得的爆发释放更可取。含有自愈剂的同轴静电纺纤维在需要时释放出愈合化合物，延长结构部件的使用寿命，防止表面腐蚀。芯鞘电纺丝纳米纤维在生物医学领域、组织工程、伤口敷料、药物输送、牙周再生、癌症治疗、骨组织工程和神经组织工程中发挥着重要作用。

图3.静电喷涂与静电纺丝的比较。