高分子复合物是不同高分子之间通过非共价键克服自身与自身以及自身与溶剂相互作用形成的聚集体。随着高分子复合物不断受到关注，不同的纺丝技术被相继开发用于制备纤维材料。高分子复合物纤维具有以下三大优势：1、通过非共价键作用，不同组分之间高度相容，可以实现功能集成与协同；2、得益于非共价键的可逆性，具有诸多动态性能；3、具有一维取向结构，拥有更好的力学性能，更易感知周围环境的变化。这些优势使得高分子复合物纤维在多学科领域具有十分宽广的应用。

近日，东华大学杨曙光教授，薛冰青年研究员在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了关于高分子复合物纤维的综述论文。该综述介绍了高分子复合物纤维的研究进展，分析了目前高分子复合物纤维制备方法的特点、使用和影响因素；讨论了纤维结构和性能之间的关系以及多功能纤维的制备策略；重点总结了高分子复合物纤维在能源存储，传感器，水处理，生物医药，驱动器以及仿生结构等领域的应用。

近年来，研究人员系统研究了以配位复合、立构复合、静电复合和氢键复合为基础的高分子复合物纤维：基于复合物作用力特点和材料应用场景，发展了熔融纺丝、界面拉伸、静电纺丝、微流道和基于复合作用的湿法纺丝等制备方法（图1）；通过组分、纺丝技术、构筑策略选择设计开发了具有刺激响应性（湿度，pH值）、形状记忆、自愈合、弹性、导电性和生物相容性等性质的纤维材料；探索了高分子复合物纤维在不同领域的应用 （图2）。

图1. 高分子复合物纤维的制备方法

高分子复合物纤维的应用：

能源存储与传感：含有导电组分的高分子复合物纤维可用于制备超级电容器。纤维状超级电容器具有轻巧，柔软等特点可以被集成到纺织品中，用于智能织物和能源存储；此外，高弹性导电高分子复合物纤维可以作为应变传感器应用于生命运动检测。

水处理：静电纺丝得到的高分子复合物纤维具有高比表面积、孔隙率和三维结构等优点，在水处理方面表现出优异的性能。其中聚电解质复合物纤维由于表面存在高密度电荷，可被广泛用于硬水软化。

生物医用材料：由天然高分子组成的复合物纤维具有亲水性、生物相容性、强机械性能和动态响应等优点。负载生物活性分子后，其在组织工程、伤口敷料、药物递送等领域具有重要应用价值。

线性驱动器：具有柔韧和定向特点的纤维驱动器可通过收缩和伸长来模仿肌肉功能。重复断开和重构高分子复合物纤维的非共价相互作用，可以实现纤维循环伸长和收缩，用于软体机器人的制备。

仿生结构材料：生物组织具有丰富的结构特征，其中各向异性的多层级结构是构筑各类仿生材料的基础。基于现有纺丝技术，通过纺丝牵引和多组分引入，可以构筑出从纳米到微米尺度都具有取向排列结构的高分子复合物纤维，以模仿韧带和肌腱的组织结构，在生物医用和软体机器人领域具有广泛应用前景。

图2. 高分子复合物纤维的应用

本文从材料制备、结构、性能及应用等角度综述了高分子复合物纤维的研究工作。随着研究的深入，高分子复合物纤维的多功能性将被进一步开发，展现出更多优势和性能，有望应用于下一代智能织物，推动先进材料的发展。

相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，东华大学博士研究生黄浩为文章的第一作者，四川大学王云兵教授为共同作者，东华大学杨曙光教授和薛冰青年研究员为通讯作者。

杨曙光：东华大学材料科学与工程学院教授，先进低维材料中心副主任、研究员。担任亚洲高分子联合会执行委员、中国化学会高分子学科委员会委员、中国材料学研究会纤维改性与复合技术分会常务理事。围绕先进低维材料开展研究工作：通过精密加工成形与高分子组装技术将高分子复合物体系制备成为纤维、薄膜等各类低维材料，探索高分子复合物的基础科学问题和前沿应用。迄今在Adv. Sci., ACS Macro Lett., Macromolecules 等杂志上发表SCI论文135篇，授权发明专利14件，主持承担多项国家自然科学基金和教育部基金。

课题组链接：

https://calm.dhu.edu.cn/ysggroup/list.htm 

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ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 6, 7639–7662

Publication Date:January 31, 2023

https://doi.org/10.1021/acsami.2c19583   

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