纤维孔隙形成机理
“呼吸图案”效应
“呼吸图案”效应是指由于溶剂( 与水不相溶)挥发使射流表面温度下降，空气中的水蒸气凝结成液滴吸附于其表面，最后纤维干燥时，液滴挥发，留下凹孔状印痕，从而形成孔洞。
气相诱导相分离
气相诱导相分离是指聚合物溶液处在由水蒸气等组成的气相环境中，水蒸气等渗透至溶液内部，引起聚合物溶液发生相分离。
以非水溶性聚合物为原料进行静电纺丝的过程中，周围环境的水蒸气易渗透至射流内部诱导引发相分离，从而产生孔洞结构。
热致相分离
热致相分离是指当聚合物溶液体系在某一特定温度范围内，就可能出现相分离的一种现象。
温度较高时，溶剂挥发速度较快，导致没有足够的时间发生相分离而形成孔洞结构; 反之，溶剂挥发速度较慢，更易发生相分离，形成多孔结构。
非溶剂诱导相分离
非溶剂诱导相分离是指将聚合物溶解在非溶剂/溶剂的混合溶剂中，形成三元体系溶液，非溶剂比溶剂有较高沸点，随着溶剂的挥发，非溶剂与聚合物发生相分离。
图中圆形孔洞的纤维主要是PCL，孔洞是由成核和生长机制形成的。
多孔无机纤维制备方法
多孔碳基纤维可以通过将金属化合物掺入到主体和前驱体溶液中来获得。
Yu等人用静电纺丝PAN/PMMA/Sn(II)八酸酯共混液制备了直径约3mm的CFs胶囊。通过250°C固化，由PMMA降解和辛酸锡(II)氧化得到含有氧化锡的多孔PAN纤维(SnOx)。进一步的碳化使碳纤维的形成保持了多孔结构。
J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15984–15985.
多孔二氧化钛纤维：Chen等人利用微乳液前驱体系制备了具有内孔结构的TiO2纤维，以石蜡油为孔模板，加入Ti(OBu)4/PVP/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液，CTAB为表面活性剂。
在静电纺丝过程中，由石蜡油包覆而成的胶束合并在一起，然后沿着纤维轴拉长。通过煅烧脱蜡，得到了具有多通道结构的多孔纤维。
其他多孔无机纤维：Zhang等提出了一种电纺丝与氧等离子体刻蚀相结合制备高孔SnO2纤维的新方法。对固体PVA/Sn前驱纤维复合材料进行电纺，然后用氧等离子体刻蚀去除PVA组分。Sn前驱体纤维氧化为SnO2纤维，保持了多孔结构。
Sensors Actuators, B Chem2010, 144, 43–48.
电纺多孔纤维应用
组织工程应用
在组织工程中，独特的多孔结构导致表面和吸附蛋白的增加，从而促进细胞附着和细胞支架的相互作用。
表面粗糙度的改变(在不同孔隙度下电纺丝)不仅影响细胞形态，还影响hMSCs向成骨细胞和软骨细胞的分化。这种对hMSCs分化的控制对骨组织再生是有价值的。
载药应用
电纺纤维是一种很有前途的药物载体，可以选择性地分散在纤维的表面和内部。
纤维表面的纳米孔隙可以增强药物的爆发性释放，从而进一步提高药物的疗效。
水处理应用
电纺多孔纤维具有较高的比表面积和优异的吸附性能，是一种潜在的处理渗漏油、有机染料和重金属污染水的方法。
电纺多孔聚苯乙烯纤维具有多孔、亲油、超疏水等性能，是一种很有前途的脱除水中油脂的纤维。
传感器应用
传感器在呼吸分析中的应用：通过检测呼出的气体的量来诊断特定的疾病(如糖尿病、癌症)可以被诊断和监测。
光催化应用
光催化降解污染物是一项新兴的废水处理技术，电纺TiO2纤维作为光降解催化剂，由于多孔纤维不仅提供了更大的吸氧面积，而且能够在多孔结构中捕获更多的光子，多孔纤维对染料的降解效率更高。
锂离子电池应用
在锂离子电池中，由于多孔结构增强了锂离子的电荷转移，从而提高了电池的电化学性能。
在多孔纤维内可更有效地缓冲充放电周期内发生的体积变化。
文章小结
➣通过选择合适的聚合物-溶剂体系，通过各种相分离机制实现具有表面孔隙度和/或内部孔隙度可调多孔结构。
➣讨论了制备各种多孔结构高分子和无机纤维的方法。在适当的条件下，可通过选择聚合物/溶剂、聚合物/溶剂/非溶剂或聚合物/聚合物/溶剂体系直接获得多孔聚合物纤维。
➣电纺多孔纤维在医疗保健、水处理、传感器、光催化和锂离子电池等关键领域，新材料的性能得到了显著提高。
➣电纺丝材料在大规模、商业化应用方面仍面临挑战，包括成本高、溶剂处理的环境问题、生产效率低以及制备过程复杂等。
