一、研究背景

纺织品是人类生活的基本要素之一，但几十年来它们一直处于传统的“被动”状态。然而，面对不断升级的全球竞争，纺织行业可能会发现保持现状是一项挑战，这促使需要更多的创新技术来制造高附加值的产品。智能和防护纺织品代表了传统纺织品和技术的变革交叉点。

从智能纺织品开始，这些创新的织物有能力对不同的物理刺激做出反应，如机械、电气和热，并与环境相互作用。这是通过整合各种技术来实现的，例如传感器、执行器和其他电子元件，从而增强其功能，并为时尚、体育、医疗保健和军事等不同行业开辟新的可能性。

与此同时，保护性纺织品代表专门设计用于保护个人免受各种外部危害或风险的织物。这些纺织品的设计提供了一系列的保护功能，从耐热、防火、化学品、微生物、紫外线和有害颗粒到防风和防水，如图1所示。保护性纺织品的发展不断发展，结合技术进步，以提高各种专业和娱乐环境的安全性和舒适性。

在传统的纺织工业中，传统的织物是由大直径（至少几微米或更大）的纤维制成的，这些纤维来自被动材料，如尼龙和棉花。随着科学的发展，纳米技术引起了人们的广泛关注，它能够制造直径为亚微米的纤维。在纳米技术领域的众多方法中，静电纺丝在智能纺织品中起着举足轻重的作用。静电纺丝是一种基于电流体力学原理的多用途、精密的聚合物溶液制造微尺度到纳米尺度材料的方法。该技术不仅可以创建可控结构，提供高表面积和孔隙率，还可以将功能元素融入织物矩阵中。

考虑到纺织工业是第二大污染行业，占全球温室气体排放总量的3%，并认识到由于石油资源的枯竭和日益增长的环境问题，合成纤维对生物聚合物的主导地位是不可持续的，生物基聚合物现在开始被用于各种纺织工艺。静电纺丝与生物基聚合物的结合有可能彻底改变纺织行业，降低其对环境的影响，开创可持续、高性能面料的新时代。

本文综述了以静电纺丝和环保聚合物为基体或附加剂的纳米纤维在智能和防护纺织品领域的发展进展。此外，在第一节中，回顾了静电纺丝的基本原理。更具体地说，阐述了该技术的工作原理，并概述了影响和定制电纺纤维组件性能的方法和工艺参数，使其适用于纺织品。此外，还显示了生物聚合物使用的总体趋势，突出了该领域潜在未来的前景。

二、摘要

纺织品生产是全球工业的主要组成部分，销售额超过4500亿美元，预计未来20年其需求将增长84%。近几十年来，防护和智能纺织品在社会经济中发挥了重要作用，并因其具有抗菌，防水，紫外线，化学和热防护等特性的广泛应用而受到广泛欢迎。为了实现智能纺织品的可持续生产，可生物降解、可回收和生物基塑料被用作织物和纱线生产的替代原材料，使用了各种各样的技术。虽然传统技术存在一些缺点，但通过静电纺丝设备生产的纳米纤维具有优越的结构特性。静电纺丝是一种创新的纤维生产方法，基于使用静电力来制造聚合物溶液的带电线。静电纺丝显示出巨大的潜力，因为它可以控制纤维的尺寸、孔隙率和机械阻力。本文综述了以静电纺丝和环保聚合物为原料制备用于智能防护纺织品的纳米纤维这一快速发展的领域的研究进展，并提出了未来优化智能纤维的研究方向。

三、结论

静电纺丝设备技术与生物基聚合物的结合开创了一个创新的新时代，产生了保护和智能纺织品，展示了技术进步，并有助于保护环境。通过静电纺丝生产纤维，这些纺织品具有基本的优势，包括纤维直径小，易于变形的多孔结构，超高的表面积和良好的机械柔韧性。此外，电纺丝纤维的另一个关键优点是能够根据需要的应用调整其最终性能，通过在电纺丝溶液中加入适当的附加剂来提供或增强膜性能，通过在过程中调整参数或通过纺丝后处理（如涂层）使其功能化。这些特性响应了物联网（IoT）快速发展的新要求，使静电纺纤维能够用于下一代智能纺织品，用于健康监测，机器人皮肤和智能电子设备。静电纺丝在防护服应用方面也带来了一场革命，在提供良好的透气性和表面适应性的同时，提供了对水、微粒、微生物、紫外线照射、化学品和火灾等的新型屏障特性。这些防护纺织品可用于运动服、工业安全制服、军装、口罩、医疗应用和个人日常使用。

尽管取得了显著的进步，但解决静电纺纤维对环境的影响至关重要。虽然静电纺丝可以制造出各种类型的纤维，但其中许多材料不是一次性的，在使用寿命后对环境构成潜在危害。认识到这一点，使用无毒的可生物降解材料，如聚乳酸和CA，变得势在必行。这些材料在完成指定的时间框架后，完全降解为无害物质，没有不良的长期影响，强调了在电纺智能纺织品的性能优化中考虑生物降解性的重要性。总的来说，静电纺丝和生物基聚合物的协同作用为具有增强性能的防护和智能纺织品的发展铺平了道路。

图1.(a)随机取向且均匀的PLA静电纺纤维，(b)多孔且均匀的PLA静电纺纤维，(c)串珠状多孔PLA静电纺纤维，(d) y形CA静电纺纤维，(e)熔融电纺丝PCL纤维使用自动工作台精确沉积作为收集器，以及(f)电喷涂PLGA颗粒涂层的电纺丝PCL纤维。