Электроформованные нан волокна: новые концепции, материалы и применения

Обзор. Электроформование представляет собой простой и универсальный метод, основанный на электростатическом отталкивании поверхностных зарядов, благодаря которому из вязкоупругой жидкости непрерывно вытягиваются нановолокна. Этот метод успешно применяют для получения нановолокон диаметром до десятков нанометров из широкого спектра материалов, включая полимеры, керамику, низкомолекулярные соединения и их комбинации. Помимо твердых нановолокон с гладкой поверхностью, электроформование было адаптировано для получения нановолокон с различными вторичными структурами, включая пористые, полые и типа «ядро–оболочка». Поверхность и/или внутреннюю часть таких нановолокон можно дополнительно функционализировать молекулярными соединениями или наночастицами во время или после процесса электроформования. Кроме того, электроформованные нановолокна можно собирать в упорядоченные массивы или иерархические структуры путем управления их ориентацией, укладкой и/или складыванием. Все эти свойства делают электроформованные нановолокна пригодными для широкого спектра применений, включая фильтрацию воздуха, очистку воды, гетерогенный катализ, защиту окружающей среды, «умный» текстиль, нанесение покрытий на поверхности, сбор, преобразование и хранение энергии, инкапсуляцию биоактивных соединений, доставку лекарственных препаратов, тканевую инженерию и регенеративную медицину. За последние 15 лет наша группа подробно исследовала применение электроформованных нановолокон в различных областях. Здесь мы главным образом сосредоточимся на двух примерах: (i) использовании керамических нановолокон в качестве каталитических носителей для наночастиц благородных металлов и (ii) изучении полимерных нановолокон как каркасных материалов для регенерации тканей. Благодаря высокой пористости, высокому отношению площади поверхности к объему, хорошо контролируемому составу и хорошей термической стабильности нетканые мембраны из керамических нановолокон являются превосходными носителями для катализаторов на основе наночастиц благородных металлов. Мы исследовали применение керамических нановолокон, изготовленных из различных оксидов, включ...