南京工业大学陈苏教授：微流控纺丝化学最新进展

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导读：
近期，南京工业大学陈苏教授发表综述，介绍了微流控纤维纺丝化学（FSC）的概念及应用，全面总结了FSC在制备机制和技术优势方面的最新进展，重点讨论了微流控芯片在FSC过程中的调节作用。此外，还概括了FSC策略在荧光纳米材料合成、多维纤维非织造布和全天候智能纺织品等方面的应用。相关研究成果以“Recent advances in microfluidic fiber-spinning chemistry”为题目，发表在期刊《Journal of Polymer Science》上。
本文要点：
1、纤维纺丝化学（FSC）作为一种新型微反应平台,具有比表面积大、热量和质量传输高效以及反应速率快的优点。
2、FSC策略利用纺丝纤维作为微反应器,在纺丝过程中进行化学反应,从而减少挥发性有机化合物的排放,实现微/纳米纤维的设计和纳米材料的合成。
3、本文总结了FSC在制备机制和技术优势方面的最新进展,重点介绍了微流体纺丝、电-微流体纺丝和微流体气喷纺丝FSC策略。特别强调了微流控芯片在FSC过程中的调控作用。
4、概括了FSC策略在荧光纳米材料的合成、多维纤维非织造布的制备以及智能纺织品等领域的应用，并讨论了该领域的未来发展趋势。
一张图读懂全文：



微流控纺丝化学（FSC）的优势有哪些？
微流控纺丝化学（FSC）的优势包括高比表面积、高效的热质传递、增强的反应速率、减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放，以及能够在受控条件下设计微/纳米级纤维并合成纳米材料。
此外，FSC提供高度可控的过程、高效且环保的合成、连续生产，并为避免由局部过热引起的副反应提供了有利保障。
该综述得出了多项重要发现和见解：
1、微流控纤维纺丝化学（FSC）利用微流控芯片在纺丝过程中原位发生反应生成纳米纤维杂化材料，是合成和设计结构明确、成分可控、功能有序的微米/纳米级纤维的理想平台。
2、FSC利用纺丝纤维作为微反应器，可增强传质和传热，从而实现微/纳米材料的高效合成。与传统的间歇式反应器相比，FSC具有工艺高度可控、高效绿色合成和连续生产等优势。
3、FSC微反应器主要有三种类型：1D-0D液滴型、1D-1D结型和1D-2D平行纤维型微反应器，可提供不同的反应环境。
4、FSC策略在荧光纳米材料合成、多维纤维非织造布和全天候智能纺织品方面具有广泛的应用。该策略为纳米材料的制备提供了一种新途径，有望推动纳米纤维在各个领域的发展，为纳米材料产业带来全新视角。


图1.FSC策略机制示意图。重点强调了相对于传统方法的独特优势。


图2.基于FSC策略的（A）1D-0D液滴、（B）1D-1D结、（C）1D-2D平行纤维微反应器的示意图和荧光显微镜照片。（D）纤维作为微反应器的概念和用途，纤维内部发生连续的化学反应。


图3.（A）使用FSC制备的荧光纤维膜的示意图。（B）通过微流体纺丝原位生成CdSe QDs纤维膜。（C）基于微流体纺丝的FSC策略的示意图。


图4.（A）利用电微流控FSC技术一步法制备CsPbBr3/PMMA/TPU核壳纳米纤维薄膜，以及通过FSC策略原位形成纤维薄膜的机理。（B）使用EMS制备有机-无机卤化物PAN/MAPbBr3纳米纤维薄膜的示意图。


图5.（A）用于原位生成PQD/纳米纤维膜的微流体吹纺FSC策略的示意图。（B）使用微流体吹纺FSC策略制造的可生物降解纤维蛋白原涂覆PCL/SF核壳纳米纤维支架的示意图。


图6.（A）用于制备负载纳米晶的藻酸盐荧光复合微纤维的三通道Y型微流控芯片。（B）生成CdSe QDs/PVP纤维的原位反应示意图。


图7.（A）用于制备PCL螺旋纤维样品的T型微流控芯片示意图。（B）用于制备纳米晶负载藻酸盐荧光复合微纤维的T型微流控芯片。


图8.（A）压电微流体纺丝平台的示意图。（B）采用微流控纺丝技术形成含有PEDOT的微纤维的过程示意图。


图9.（A）FSC策略原位合成PNCs。（B）通过微流控FSC策略制造高荧光CdSe QDs。


图10.微流体FSC引导的水凝胶织物。


图11.（A）纤维纺丝非对称化学组装（FACA）制备AgNW/rGO/PVDF-HFP纳米纤维薄膜，用于全天候智能纺织品。（B）用于全天候个人热管理的三明治结构纺织品。
论文链接：https://doi.org/10.1002/pol.20230527
本文转自：北京永康乐业 https://www.biofabrication.cn

原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/687028588