导读：

静电纺丝作为一种多功能、高效的技术，是制备高孔隙率、低密度、大比表面积纳米纤维非织造布和海绵的有力方法，具有广阔的应用前景。近期，南京林业大学蒋少华教授等人发表综述，介绍了静电纺纳米纤维非织造布和海绵在防水、隔热和电磁屏蔽/吸收方面的实际应用。相关内容以“Electrospun nanofiber nonwovens and sponges towards practical applications of waterproofing, thermal insulation, and electromagnetic shielding/absorption”为题目，发表于期刊《Materials Today Nano》上。

本文要点：

1、系统论述了纳米纤维非织造布和海绵的工作机理、制备方法、改性方法以及在防水、保温、电磁屏蔽/吸收等方面的最新进展。

2、这篇综述提供了静电纺丝技术在纳米纤维到纳米纤维海绵等实际应用中的一些富有洞察力的观点。

3、该研究成果不仅对纳米纤维非织造布和海绵的合理设计，而且对未来的实际应用具有重要的指导意义。

图1 用于防水、隔热和电磁屏蔽/吸收的静电纺非织造布和海绵的示意图概述。

纳米纤维非织造布和海绵的工作机理、制备和改性方法是什么?

工作机制包括防水、保温和电磁屏蔽/吸收。纳米纤维非织造布的制备涉及纺丝溶液的制备和随后的静电纺丝过程。纳米纤维海绵通过切割静电纺纤维并将其分散在非溶剂介质中，然后进行冷冻干燥来制备。

图2 静电纺纳米纤维在(a)防水、(b)隔热和(c)电磁屏蔽/吸收应用方面的工作机理示意图。

图3 静电纺纳米纤维非织造布和海绵的制备原理图。

纳米纤维非织造布和海绵的改性方法包括预纺丝改性，即在静电纺丝前将各种添加剂掺入纺丝溶液中，以及后纺丝改性，即在纺丝过程后修改纳米纤维的表面。这些改性可以包括引入功能添加剂、涂层或表面功能性涂层，以实现特定的性能，如疏水性、透气性和增强的机械稳定性。此外，使用填料、表面活性剂和原位交联反应来改善纳米纤维基质中功能填料的分散性。

电纺纳米纤维非织造布和海绵在防水、隔热和电磁屏蔽/吸收中的应用：

1、在防水方面，可作为超疏水和透湿涂层，用于织物、建筑材料和其他需要防水性能的应用。

2、在隔热方面，可作为高性能隔热材料，用于建筑物、车辆和其他需要隔热性能的应用。

3、在电磁屏蔽/吸收方面，可作为电磁屏蔽材料，用于电子设备、军事装备和其他需要电磁屏蔽性能的应用。

电纺纳米纤维非织造布和海绵的挑战和未来展望：

尽管电纺纳米纤维非织造布和海绵在上述应用中具有巨大的潜力，但仍存在一些挑战需要克服：

1、生产成本高

2、机械性能差

3、耐候性差

相信通过不断探索电纺纳米纤维非织造布和海绵，可以消除上述挑战，推动其在防水、隔热和电磁屏蔽/吸收领域的快速发展。

预计电纺技术将在未来几十年达到产业化水平。同时，电纺纳米纤维非织造布和海绵将在更多多功能应用中得到广泛应用。一旦解决电纺系统在实际应用中的上述挑战，基于电纺纳米纤维非织造布和海绵的防水、隔热和电磁屏蔽/吸收将具有广阔的发展前景。

图4 (a)制备具有防水和透气性能的PU/含氟聚合物纳米纤维非织造布的示意图。(b)不同WFE浓度的复合非织造布的WCA值。(c)该图对比了所得复合非织造布与其他微孔WBM的防水、透气性能。

图5 (a)同轴静电纺丝法和(b)普通静电纺丝法制备纳米纤维非织造布。(c)滚动角(α)约为6.7◦时，水滴在PVDF-co-PDMS-AS非织造布表面滑动的延时图像。

图6 (a) PIFAs和PszmPIFAs制备示意图。(b - c) (b) PIFAs和(c) PszmPIFAs暴露于火焰时的体积变化(d)海绵在加热平台上不同时间的红外图像，以及停止加热5 s后手握海绵的图像。

图7 (a) HNAs制造示意图。(b)在加热10分钟的情况下，鲜花受到hna的保护。(c) hna在火焰中的压缩和恢复过程。

图8 (a) TSPG非织造布制备示意图。(b) ASM非织造布弯曲前后的EMI SE比较。(c) AMS非织造布的平均EMI SET、SEA和SER值。

图9 静电纺纳米纤维非织造布与海绵(a)防水、(b)保温的WCA和导热系数比较(上面颜色对应纳米纤维非织造布，下面颜色对应纳米纤维海绵)。几种选定的纳米纤维非织造布和典型海绵在(c)电磁干扰屏蔽和(d) RL(特别是海绵)方面的比较。

图10 实用静电纺丝技术在防水、隔热和电磁屏蔽/吸收应用方面的挑战和前景。

全文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2024.100452