一、研究背景

近几十年来，纳米技术经历了巨大的增长，这要归功于大表面积、量子效应和尺寸减小所带来的独特特性的出现。纳米结构大致可分为0D、1D和2D，其中0D为点状材料，1D为纳米纤维（NFs）， 2D为薄膜。各种方法，包括热诱导快速相分离、自组装和拉伸，可以用来制造纳米颗粒，这在解决细颗粒污染、结合表面应用的功能颗粒和管理热性能方面都有应用。在制备纤维结构的方法中，静电纺丝技术是制备连续结构的唯一方法。其独特的简化制造过程的能力，加上成本效益，使其成为实际应用和可扩展制造的最突出方法。

静电纺丝装置的原型于1902年首次公开。1934年，Formhals公布了第一项静电纺丝技术专利，该技术提供了利用电场力制备聚合物长丝的详细工艺和装置。直到20世纪90年代初，随着电子显微镜和先进表征工具的发展，人们重新关注了这项技术的发展。这一时期的一项重大成就是能够将各种聚合物电旋成NFs，这被认为是电旋研究的第一阶段。此后，结构控制成为静电纺丝研究的主题，出现了多种用于未来设计应用的微结构，如有序静电纺丝，纱线制造，微结构设计等。随着静电纺丝装置的多样化，纤维的形状和功能也变得多样化，如使用设计好的喷丝器和控制的操作条件来制备Janus纤维，作为增强强度的导电纤维和具有磁性和发光性能的纤维。另一项研究中，作者探索了由醋酸纤维素和聚乙烯吡罗烷酮组成的电纺嵌合Janus微纤维的润湿性差异驱动润湿工艺，使用专门设计的喷丝器克服了并排电纺的挑战，成功制备了嵌合Janus微纤维。结果表明，与单轴纤维相比，嵌合Janus纤维具有更好的润湿性和润湿性能。 Yao采用预氧化和碳化一步法合成了Bi/BixTiyOz-TiO2/CNFs，具有光催化效率高、力学性能好、稳定性好、易于分离和回收等优点，为催化剂固定化和废水处理提供了新的策略。此外，静电纺丝纳米纤维在医疗保健领域也有广泛的应用；Wang提出了一种三层纳米库结构，其中药物储存库构建在核壳纳米纤维中。该结构在载药纳米复合材料上有一层空白聚合物涂层。结果表明，三层纳米通道具有较好的药物缓释性能。他们还使用三个同心喷丝器来实现多流体静电纺丝工艺，并成功地制造了三层纳米纤维。该纳米纤维由无毒聚合物涂层和内部药物梯度分布组成。将纳米纤维与双层核壳和单片纳米纤维进行比较，发现纳米纤维具有更好的药物缓释性能。

二、摘要

近年来，纳米发电机（NGs）的研究对利用自然界中容易获得的机械能和热能来满足未来可持续发展技术的需求表现出极大的兴趣。纳米生成器的宏观性能是由纳米尺度上表面和材料性能的多方面影响决定的，并且需要各种表面和材料的制造和制备策略来实现所需的纳米生成器性能。纺丝或静电纺丝制备的纳米纤维在可穿戴电子传感器表中具有良好的性能。静电纺丝制备的可穿戴设备具有可设计的透气性、可拉伸性、机械性能，并且可以轻松装载功能粒子，从而实现丰富的多功能设计和方便的可穿戴设计。因此，本文综述了静电纺丝在纳米气体制备中的优势，并重点介绍了静电纺丝纳米气体在传感器、生物医学、农业和空气过滤等领域的最新进展。未来还可以制备静电纺丝纳米颗粒，并利用纳米颗粒的超高压特性设计静电纺丝形式。

三、结论

静电纺丝广泛应用于各种纺织相关技术的开发。因此，静电纺丝纳米材料在可穿戴能量收集和可穿戴自供电传感领域受到了广泛关注。此时，静电纺丝制备的可穿戴设备具有可设计的透气性、拉伸性和机械性能，并且可以轻松加载功能颗粒，因此可以实现丰富的多功能设计和方便的可穿戴设计。人体的多余机械能在穿戴条件下是丰富的，因此能量转换设计将是非常合理的。此外，采用静电纺丝技术制备PENG时，还可以有效地实现自极化设计，避免复杂的极化过程。在分析纳米纤维和静电纺丝特性的基础上，推导出了一系列优良的设计方案。如利用风能加强纱窗的静电吸附，利用微接触设计调节制造各向异性纳米发电机，利用NGs设计高电压自供电静电纺丝等。未来静电纺丝技术制备存在许多问题，值得进一步发展。

图1.纳米发电机中不同材料静电纺丝的差异。

图2.静电纺丝法制备不同形状的纳米纤维。

图3.（a-f） ESTENG的制作工艺。WS-TENG的制造过程。(g) ESTENG的摄影图像。(h) SSL的SEM图像。电纺丝P(VDF-TrFE)-SSL表面在(i)低、(j)高倍率下的SEM图像(i)的插图是截面图像。(k)低、(l)高倍率下静电纺PA66-SSL表面的SEM图像(k)的插图是截面图像。