湖南大学孟优教授课题组联合香港城市大学 Johnny Ho 教授团队，在顶刊《Chemical Society Reviews》（IF＞45）推出重磅综述，完整梳理静电纺丝纳米纤维全体系研究，从制备工艺、微观改性策略到五大智能光电器件全覆盖，硕博开题、撰写领域综述都能直接参考。

图1.全文总览图

一、静电纺丝凭什么火？

对比 CVD、模板法等一维材料制备手段，静电纺丝优势拉满：

• 设备简单、成本低，可批量生产
• 纤维结构自由：无序毡、定向丝、核壳 / 多组分纤维都能做
• 材料包容性强：聚合物、金属氧化物、钙钛矿、复合填料通吃
• 天生柔性多孔，弯折拉伸不容易坏，完美适配穿戴设备

全文还梳理了静电纺丝完整百年发展时间线，从最早静电现象到如今智能电子应用，历史脉络清晰，入门友好。

图2.静电纺丝发展史时间轴

二、怎么做纤维？全套可控工艺拆解

1.基础两种纺丝模式

远场纺丝：常规方案，做大块无序纤维膜，量产首选

近场直写：高精度图案化，适合微型芯片器件

2.可调三大核心维度

纺丝液：聚合物（PVP/PVDF/PAN）、溶剂、无机填料配比，直接决定纤维会不会断、有无串珠

外部参数：电压、推注速度、接收距离、温湿度，微调就能改变纤维粗细、孔隙

图3.工艺参数示意图

喷头 & 收集器：同轴喷头做核壳纤维；滚筒 / 电极收集器拉出平行有序纳米丝

图4.多种纺丝喷头及收集器设计

三、三大万能改性思路（全文核心创新逻辑）

想提升器件性能，本质就三条调控路径，覆盖几乎所有纤维体系：

1.结晶 / 晶粒调控

靠电场、纤维尺寸改变晶粒大小，利用量子限域调整带隙，平衡载流子迁移速率

图5.晶粒调控机理

2.缺陷 & 掺杂工程

调控氧空位、金属掺杂浓度，人为制造陷阱能级，适配低功耗晶体管、人工突触

图6.缺陷样空位表征

3.异质结界面设计

单纤维核壳结构、多纤维交错复合，界面生成内置电场，高效分离光生电子空穴，光电 / 气敏性能大幅提升

四、五大热门器件应用，配图直观看懂

1.光电探测器

覆盖可调偏振探测、零偏自驱动、紫外 - 近红外宽带三类器件，可做成皮肤穿戴光感阵列，千次弯折性能稳定

图7.多模式光电探测器

2.光子突触（类脑存算器件）

完美复刻生物记忆特性：短时记忆 STP→长时记忆 LTM、时序学习 STDP，最低能耗达 fJ 级别，还能同步识别光 / 压力 / 温度多类信号，是智能皮肤核心材料

图8.突触器件响应曲线

3.场效应晶体管

分固态氧化物、离子凝胶柔性两种，既能做基础逻辑电路，也可用于微量 DNA 生物检测

图9.纳米纤维晶体管结构

4.气体传感器

多孔纤维通道加速气体扩散，Au 修饰、氧化物异质两种路线，实现 ppb 级微量气体检测，可搭配蓝牙做成便携空气质量监测设备

图10.金属修饰气敏纤维

5.摩擦纳米发电机（自供能穿戴）

PVDF 基复合纤维提升压电输出，做成透气纺织面料，靠人体运动发电，不用外接电源就能驱动传感模块

五、现存痛点 + 四大未来研究方向

目前待解决问题：

• 大面积有序纤维难以批量制备，器件重复性差
• 传统高温退火，不能搭配塑料、柔性基底
• 长期弯折、潮湿环境下器件寿命短

值得深挖的前沿方向：

• 低温纺丝工艺：紫外 / 等离子替代高温煅烧
• 晶圆级高精度纤维阵列制备
• 可拉伸、自修复智能皮肤电子
• 可降解天然纤维环保电子器件

文末小结

这篇综述最大优势是打通「纺丝工艺 - 微观改性 - 器件应用」完整链条，没有割裂单独讲某一类材料，不管是刚入门做静电纺丝，还是准备写领域综述，都非常值得精读。

DOI: 10.1039/d5cs01179e