从自然界的天然多孔纤维材料中汲取灵感，通过仿生设计与电纺技术相结合，探索构建具有优异性能和多功能的高效多孔复合材料，从而推动其在环境、医疗和工业等领域的广泛应用。
导读
随着前沿科技的飞速发展，多孔材料因其独特的结构优势和优异的多功能性，已被广泛应用于环境治理、生物医药和能源存储等领域。静电纺丝技术因其能精准制备纳米级纤维，已成为制备高性能、多功能材料的有效手段。通过结合多孔材料与静电纺丝技术的优势，我们可以构建出更高效、更智能的功能材料。
图1 图文摘要
在自然界中，植物纤维、丝绸、动物毛发等天然纤维材料依靠其独特的多孔结构，不仅拥有高比表面积，还具备优异的力学性能。这类天然材料在生态环境中的多样化生物功能特性，激发了科研人员对构建仿生纤维材料的探索热情。
静电纺丝技术因其能够将聚合物等溶液拉伸成纳米级纤维的特性，已成为一种理想的高性能材料制造技术。本文关注的是如何提升静电纺丝材料的多功能化，尤其是结合典型的多孔材料（如MOFs和COFs）以实现更高效的功能特性开发。
在将多孔材料通过静电纺丝纤维集成的过程中，如何确保多孔材料的高效利用和充分暴露，是一个共性科学问题。例如，MOFs和COFs等多孔材料具备极高的比表面积和优异的物理化学特性，但其在静电纺丝过程中容易产生聚集、且暴露的多孔结构稳定性较差，这是目前领域内的关键难点问题。本文介绍了几种静电纺丝多孔材料的方法：
1. 混合纺丝法
混合纺丝法是将多孔材料直接加入静电纺丝溶液中，制备多孔复合材料（图1 A）。然而，多孔材料在溶液中易聚集，导致纤维质量下降、均匀性较差，且多孔结构被纤维包裹而无法充分暴露。当前研究集中在改进多孔材料分散性并确保多孔结构的暴露，从而提高多孔复合材料相关性能。
2. 表面生长法
表面生长法则通过在特定基底纤维（如PAN纤维）表面生长多孔材料，使其多孔结构得以最大程度暴露（图1 B）。这种方法通过基底纤维材料化学基团的有效吸附和支持多孔材料的均匀生长，来提升多孔复合材料的整体性能。当前的技术挑战在于如何精确控制孔隙尺寸和分布，从而优化多孔复合材料的功能性。
3. 除纤法
除纤法则利用助剂或模板，在静电纺丝过程中诱导多孔材料进行自组装，以构建出高度活性且均匀分布的多孔复合材料（图1 C）。去除静电纺丝纤维骨架，仍然可以保留纤维的多孔结构，并使多孔材料充分暴露。这种方法能很好地保留多孔材料的活性，但其在规模化制备中的可控性仍需进一步提升。
总结与展望
这种新型多孔复合材料的构建为高性能、多功能应用带来了美好前景。未来，静电纺丝纤维复合材料或将在空气净化、智能药物传输、可持续催化等领域产生深远影响。如何进一步提升静电纺丝生产技术的稳定性，简化工艺并提升规模化应用的可能性，将是学术界和产业界未来共同努力的方向。
责任编辑
樊 坤 四川大学
王智勇 Max Planck Institute of Microstructure Physics
本文内容来自The Innovation 姊妹刊The Innovation Materials 第3卷第1期发表的Commentary文章“Fabrication strategies of porous nanohybrids based on electrospinning” (投稿: 2024-04-28；接收: 2024-11-07；在线刊出: 2024-12-11)。
DOI：10.59717/j.xinn-mater.2024.100107
引用格式：Kang D., Wen Y., Wang Z., et al. (2025). Fabrication strategies of porous nanohybrids based on electrospinning. The Innovation Materials 3: 100107.
作者简介
康丹丹 本科毕业于济南大学，获学士学位。目前在上海理工大学材料与化学学院就读研究生，研究方向为纳米纤维材料制备和应用。
宋文良 上海理工大学材料与化学学院讲师，硕士生导师，科技部中韩青年科学家，上海市启明星扬帆人才。长期从事多孔高分子纤维功能材料领域的研究工作，是中国/美国化学会、中国抗菌协会和中国材料研究学会会员。发表学术论文50余篇，H-index为23，申请/授权专利8项并完成1项成果转化。曾获得英国皇家化学会Green Chemistry新锐科学家、海科杯/春晖杯/金砖创新创业大赛优秀奖和国家优秀自费留学生奖学金等荣誉。担任The Innovation Materials联合创刊人和学术编辑，The Innovation、Nano Research、Exploration、BME Frontiers等杂志青年编委。
廖耀祖 东华大学材料学院研究员/博导、副院长，国家重点研发计划项目首席科学家，德国洪堡学者、欧盟玛丽居里学者，2023年度教育部长江学者特聘教授。2011年3月博士毕业于同济大学材料学院，获材料学博士学位。先后在美国UCLA、英国布里斯托大学、德国柏林工业大学留学6年。主要从事功能纤维与有机多孔材料及其吸附分离、能量存储转换、可穿戴器件研究，主持国家重点研发计划、国家自然科学基金（5项）、华为企业委托项目等科研项目20余项。主编/参编专著4部，在Nature Communications、Advanced Materials等国际知名期刊发表SCI论文110余篇，授权发明专利40余项。研究成果得到诺贝尔奖获得者、中美德等国家20余位院士高度评价。中国材料研究学会科学技术奖基础研究奖一等奖（排名第1）、获国家级教学成果二等奖（排名第2）、侯德榜化工科学技术奖和上海青年科技英才奖等。兼任国务院学位办材料学科评议组副秘书长、中国材料研究学会标委会委员/纤维分会秘书长、中国纺织工业联合会智能纤维技术及制品重点实验室副主任等。
Il-Doo Kim 韩国科学技术院院士、韩国科学技术高级研究院（KAIST）材料科学与工程系教授、先进纳米材料与能源实验室负责人以及先进纳米传感器研究（ANR）中心主任，ACS Nano执行主编，The Innovation Materials编委。专门从事高性能储能设备的研究，采用纳米纤维材料，包括催化剂增强型碳电极、多元素催化剂负载金属氧化物电极、分离器，以及用于超灵敏化学传感器的先进有机/无机纳米纤维，分离器以及固态电解质和锂金属电池。迄今为止，Kim教授已发表了超过395篇论文，5篇专著，并拥有208项国际专利。此外，纳米纤维合成和应用相关的许多专利已成功授权给8家公司。
余灯广 上海理工大学材料与化学学院教授，博士生导师，Current Drug Delivery、Materials Highlights主编，主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金委员会与英国皇家学会合作交流项目、上海市自然科学基金、上海市教委科研创新重点项目、中国博士后基金第二批特别资助项目、中国博士后基金面上项目，以及与都柏林和香港等地高校合作项目10余项。发表各类论文250余篇，其中SCI收录200余篇，1%ESI高被引论文42篇，0.1%热点论文9篇，H-index为54。
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The Innovation 是一本由青年科学家与Cell Press 于2020年共同创办的综合性英文学术期刊：向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球58个国家；已被151个国家作者引用；每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员，来自22个国家；50%编委来自海外(含39位各国院士)；领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ，ADS，Scopus，PubMed，ESCI，INSPEC，EI，中科院分区表(1区)等收录。2023年影响因子为33.2，2023年CiteScore为38.3。秉承“好文章，多宣传”理念，The Innovation在海内外各平台推广作者文章。
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