DOI: 10.1039/D0NR02641G
本研究表明，在静电纺丝过程中可以使用多种陶瓷成分获得层状表面图案。片状结构的形成是由最初均匀的圆柱形纤维（由聚合物和前陶瓷化合物组成）在热处理过程中形成的外壳所决定的。通过改变静电纺丝溶液中聚合物与预陶瓷的比例，本工作首次展示了一种简便的方法来控制获得薄片的表面结构和取向。此外，还说明了七种不同组成的层状形态。本报告为在金属氧化物纳米纤维中获得独特的表面图案提供了一条新的途径，并证明了它们在不同领域中的应用。具体而言，本研究展示了利用层状结构的Ni-Al-O纤维作为替代锂离子电池负极的前景。此外，本工作还彰显了Fe-Al-O纤维作为有效催化剂材料的潜力。
图1.圆柱形核-壳物体的屈曲图案。薄片形成的示意图，（A）当径向应力比轴向应力大1.15倍时，（B）当径向应力比轴向应力小0.9倍时。以及（C）后弯曲模式与系统的壳-芯物理和几何参数的函数关系。其中E/Es是壳与芯的弹性模量之比，R/h是芯径与厚度之比。
图2.热处理前的电纺纳米纤维（acac/PVP为1.5）。
图3.加热到475℃后具有不同acac/PVP比的纳米纤维。（A）0.8、（B）1.0、（C）1.2和（D）1.5。
图4.加热到220℃后具有不同acac/PVP比的纳米纤维。（A）1.0、（B）1.2和（C）1.5。
图5.在低和高acac/PVP比下形成表面图案的模型。
图6.层状和波纹纳米纤维的性能。（A）光滑和层状纳米纤维的BJH解吸dV/dlog（D），（B）波纹（acac/PVP=0.8）和层状（acac/PVP=1.5）纳米纤维的BJH解吸累积孔面积，以及（C）热处理后Fe-Al-O纳米纤维的总BET表面积与前驱体中acac/PVP比的函数关系。
图7.热处理后观察到的具有纳米纤维层状形态的其他材料系统。（A）Al2O3、（B）Fe2O3、（C）NiO、（D）Ti-Al-O、（E）Ti-Fe-O和（F）Ni-Al-O。
图8.描述了设计的电纺层状结构的一种可能应用，其中Ni-Al-O部署在锂离子电池半电池中。显示了其性能的以下几个方面，包括：（A）充放电曲线、（B）差分容量（dQ dV-1）分析和（C）循环性能。
