我國靜電紡絲領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及其熱點(diǎn)：基于CNKI數(shù)據(jù)庫的可視化文獻(xiàn)計(jì)量分析

蘇芳芳，經(jīng) 淵，宋立新，唐志榮，d

(浙江理工大學(xué) a.經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,b.雜志社,c.紡織科學(xué)與工程學(xué)院(國際絲綢學(xué)院),d.史量才新聞與傳播學(xué)院, 浙江, 杭州)

靜電紡絲是使帶電且具有較高黏度的高分子溶液或熔體在靜電場中發(fā)生流動(dòng)變形,再經(jīng)溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻而固化,從而得到纖維材料的一種技術(shù)[1]。該技術(shù)是當(dāng)前制備納米纖維的熱門研究方向[2-3]。其中納米纖維是指纖維直徑小于100 nm的纖維材料,具有孔徑小、比表面積大、孔隙率高等特點(diǎn)[4],在組織工程[5-6]、生物醫(yī)藥[7-8]、電極材料[9-10]、污水降解[11-12]、噪聲處理[13-14]、防護(hù)過濾[15-16]等領(lǐng)域有很高的研究與應(yīng)用價(jià)值。相比模板合成、相分離、自組裝等納米纖維制備工藝,靜電紡絲在裝置簡易程度、紡絲成本、可紡物質(zhì)種類、纖維結(jié)構(gòu)可控性、環(huán)境等方面具有顯著的競爭力[1-2]。

靜電紡絲技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代[17]。20世紀(jì)80年代后國內(nèi)學(xué)者們開始對(duì)靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行研究,靜電紡絲裝置也不斷升級(jí)換代。依據(jù)靜電紡絲的基本原理,將圍繞靜電紡絲的科學(xué)研究劃分為4個(gè)方面：1)對(duì)靜電紡絲裝置的改進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)納米纖維的批量化生產(chǎn)并適應(yīng)多樣化的工業(yè)需求,靜電紡絲裝置的噴頭形態(tài)由傳統(tǒng)的單噴頭改良為平行排列多噴頭[18-19]、矩形排列四噴頭[20-21]、蝶形噴頭[22-23]、球形噴頭[24-25]以及螺紋式噴頭[26-27]等。接收裝置改為平行導(dǎo)電板、旋轉(zhuǎn)滾筒以及漏斗等多個(gè)形態(tài),以獲取更加有序及結(jié)構(gòu)優(yōu)良的納米纖維[28-30]。2)研究增強(qiáng)體種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)聚合物纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響。學(xué)者們致力于向溶液中加入納米纖維素晶體(CNC)[31-32]、殼聚糖(CS)[33-34]、氧化鎂(MgO)[35]、氧化石墨烯(GO)[36]、硒化釕(RuSe2)[37]、碳納米管(CNTs)[38-39]等,并探究它們用于制備復(fù)合納米纖維時(shí)的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3)基于靜電紡絲法制備納米纖維材料并測試其性能,如絲素蛋白[40-41]、玉米醇溶蛋白[42]及羊毛角蛋白[43-44]等仿生蛋白的制備。4)采用靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料時(shí)的功能化后處理或特殊納米纖維(多孔、無機(jī)、分級(jí)結(jié)構(gòu)和三維集合體等)的制備與應(yīng)用。工業(yè)上常用的后處理溶液有甲醇、乙醇及甘油等[45],后處理能夠使納米纖維具備更好的力學(xué)性能,從而滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用要求[46-47]。

關(guān)于靜電紡絲技術(shù)的研究已有不少研究成果,也有學(xué)者對(duì)靜電紡絲的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,這些綜述多聚焦于某一種復(fù)合納米纖維材料[48-49],或探究某一種復(fù)合納米纖維材料在既定領(lǐng)域中的應(yīng)用[50-52]。

文獻(xiàn)綜述法可對(duì)一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域進(jìn)行專業(yè)分析,但這種研究方法受主觀因素影響較大,并且所能覆蓋的文獻(xiàn)數(shù)量有限。文獻(xiàn)計(jì)量法是使用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)工具對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行定性和定量分析的一種方法,是總結(jié)既定領(lǐng)域內(nèi)當(dāng)前知識(shí)結(jié)構(gòu)以及量化整體科技生產(chǎn)力的強(qiáng)有力的工具[53]。相比文獻(xiàn)綜述法,文獻(xiàn)計(jì)量法可基于海量的文獻(xiàn)提供一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的全面認(rèn)知。本文基于CNKI數(shù)據(jù)庫,使用CiteSpace可視化工具,對(duì)靜電紡絲技術(shù)研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行計(jì)量分析,從發(fā)文量、被引量、關(guān)鍵詞、作者、發(fā)表機(jī)構(gòu)等維度對(duì)靜電紡絲的研究熱點(diǎn)及前沿信息進(jìn)行挖掘,以期全面了解國內(nèi)的靜電紡絲技術(shù)研究現(xiàn)狀,從而為相關(guān)研究人員提供參考。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文獻(xiàn)數(shù)據(jù)源于CNKI學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫,在“主題”字段中以“靜電紡絲”或“靜電紡”為主題詞進(jìn)行檢索,得到中文文獻(xiàn)6 313篇,去除無作者以及預(yù)出版和非學(xué)術(shù)論文后剩余5 890篇,檢索時(shí)間為2022年7月23日。用于近期研究主題對(duì)比的國際文獻(xiàn)數(shù)據(jù)源于Web of Science,檢索時(shí)間為2022年8月。

1.2 研究方法

相比基礎(chǔ)的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法,可視化方法能夠直觀呈現(xiàn)文獻(xiàn)引用信息以及層次結(jié)構(gòu),并從中挖掘出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的交互性信息[53]。使用CiteSpace可視化軟件從時(shí)間和空間兩個(gè)主維度,分析5 890篇靜電紡絲中文文獻(xiàn)的發(fā)文量、作者共現(xiàn)、機(jī)構(gòu)共現(xiàn)及靜電紡絲領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)等,并與同期國際靜電紡絲的研究熱點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量分析

根據(jù)發(fā)文時(shí)間統(tǒng)計(jì)國內(nèi)靜電紡絲領(lǐng)域的發(fā)文量,結(jié)果如圖1所示。由于2022年的數(shù)據(jù)還不完整,在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)剔除了該年度的數(shù)據(jù)。靜電紡絲領(lǐng)域的發(fā)文情況分為3個(gè)階段。1981—2002年是我國靜電紡絲技術(shù)的萌芽階段,學(xué)者們開始探索國外靜電紡絲裝置的構(gòu)成和原理,每年的發(fā)文量在6篇以內(nèi);在這個(gè)階段,靜電紡絲還沒有引起學(xué)術(shù)界及行業(yè)內(nèi)的廣泛重視。2003—2010年是靜電紡絲的熱度升溫階段,發(fā)文量呈逐年上升趨勢(shì),2010年發(fā)文量達(dá)239篇;這個(gè)階段學(xué)者們聚焦于使用靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維成品并投入應(yīng)用。自2011年起靜電紡絲研究進(jìn)入持續(xù)繁榮階段,發(fā)文量呈螺旋上升趨勢(shì);自此,靜電紡絲技術(shù)受到學(xué)者的廣泛關(guān)注,研究主題逐漸豐富且具體,同時(shí)領(lǐng)域也不再拘泥于紡織行業(yè),生物、制藥等領(lǐng)域均有涉及。總體上,靜電紡絲領(lǐng)域發(fā)文量呈逐年增加態(tài)勢(shì)。截至2021年12月31日,國內(nèi)中文期刊在靜電紡絲領(lǐng)域的年發(fā)文量達(dá)574篇。

圖1 發(fā)文量隨時(shí)間變化圖Fig.1 The number of posts changes over time

2.2 作者產(chǎn)出與共現(xiàn)分析

所檢索的5 890篇靜電紡絲相關(guān)中文文獻(xiàn)分布在1981—2022年,由于1981—2006年的文獻(xiàn)量較少,分析時(shí)將時(shí)間范圍設(shè)置為2007—2022年;在CiteSpace可視化軟件中每兩年進(jìn)行一次切片。結(jié)果顯示,664位學(xué)者參與了靜電紡絲的學(xué)術(shù)研究。年發(fā)文量排名前15的作者如表1所示。其中,魏取福的發(fā)文量最多(117篇),其次是楊衛(wèi)民(93篇),李從舉以89篇的發(fā)文量位列第三。作者的影響力可通過中介中心度進(jìn)行分析。中介中心度是指經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑的數(shù)量,該指標(biāo)是衡量節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要程度的關(guān)鍵指標(biāo)[54]。從作者的中介中心度來看,魏取福、楊衛(wèi)民和李從舉也位于前列。此外,覃小紅、丁玉梅及李秀艷3位作者的中介中心度也較高,說明他們?cè)陟o電紡絲領(lǐng)域有著較高的影響力。

表1 2007—2022年核心作者發(fā)文量統(tǒng)計(jì)

在CiteSpace可視化軟件中,設(shè)置被引頻次≥15、作者發(fā)文量≥10,繪制作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),如圖2所示。由圖2可知,在靜電紡絲領(lǐng)域,分別形成了以魏取福、丁玉梅、覃小紅、李秀艷、熊杰為中心的5個(gè)分散式合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。5個(gè)群體內(nèi)部合作網(wǎng)絡(luò)密度大,群體間合作網(wǎng)絡(luò)密度小。值得注意的是,分別以熊杰、覃小紅為核心的局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部密度較小,且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中高產(chǎn)的作者較少,但是這兩個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)之間以李妮為中介節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生了較密切的合作關(guān)系。

圖2 2007—2022年作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Author co-occurrence network in the years from 2007 to 2022

2.3 機(jī)構(gòu)產(chǎn)出與共現(xiàn)分析

在CiteSpace可視化軟件中將互引頻次設(shè)置為50及以上,節(jié)點(diǎn)類型設(shè)置為引文年輪,繪制共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),如圖3所示。結(jié)果顯示,在靜電紡絲領(lǐng)域,約有500家機(jī)構(gòu)開展了相關(guān)的科研任務(wù)。按照發(fā)文量統(tǒng)計(jì)結(jié)果,影響力較大的前6所機(jī)構(gòu)依次為東華大學(xué)(442篇)、天津工業(yè)大學(xué)(330篇)、江南大學(xué)(236篇)、北京化工大學(xué)(210篇)、蘇州大學(xué)(181篇)和浙江理工大學(xué)(152篇)。這6所大學(xué)是中國靜電紡絲研究的主力軍,他們分別依托東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等紡織材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,開展了一系列靜電紡絲技術(shù)的改良工作及復(fù)合材料的改性研究工作。其中,東華大學(xué)紡織學(xué)院、天津工業(yè)大學(xué)和蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院的論文被引頻次最高,說明這3所機(jī)構(gòu)在靜電紡絲領(lǐng)域占據(jù)核心地位。從機(jī)構(gòu)合作的視角分析,東華大學(xué)紡織學(xué)院和浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院、東華大學(xué)紡織學(xué)院和蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院、北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院和北京服裝學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院之間的合作最為密切。此外,機(jī)構(gòu)之間的合作具有地域聚集的特點(diǎn),特別是同一機(jī)構(gòu)的下屬部門之間的合作更為頻繁,如東華大學(xué)的紡織學(xué)院、化學(xué)化工與生物工程學(xué)院及材料科學(xué)與工程學(xué)院。

圖3 機(jī)構(gòu)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Institutional co-occurrence network

2.4 關(guān)鍵詞聚類分析

關(guān)鍵詞是論文的高度凝練,展現(xiàn)了論文的核心內(nèi)容[54]。因此,對(duì)文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析有利于更深入地挖掘領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。在CiteSpace軟件中,將節(jié)點(diǎn)類型設(shè)為“keyword”,選擇默認(rèn)關(guān)鍵詞閾值k=25,從5 890篇文獻(xiàn)中共提取594個(gè)高頻關(guān)鍵詞,其中排名前25位的關(guān)鍵詞如表2所示。由表2可知,在靜電紡絲研究領(lǐng)域,“納米纖維”“復(fù)合材料”“聚丙烯腈”“力學(xué)性能”“復(fù)合纖維”是學(xué)者最為關(guān)注的研究方向。除“納米纖維”“力學(xué)性能”“聚丙烯腈”以外,“組織工程”“光催化”同樣具有較高的中介中心度,表明這兩組關(guān)鍵詞在靜電紡絲領(lǐng)域也受到較高的關(guān)注。

表2 靜電紡絲高頻關(guān)鍵詞Table 2 High frequency keywords for electrospinning

關(guān)鍵詞時(shí)間聚類是研究同一個(gè)時(shí)間線上不同關(guān)鍵詞變化的分析方法[55]。在關(guān)鍵詞聚類的基礎(chǔ)上,繪制關(guān)鍵詞時(shí)間分布圖,如圖4所示,其中提取的7個(gè)聚類集群置于圖4右側(cè)。由圖4可知,靜電紡絲領(lǐng)域的研究自始至終圍繞3#“納米纖維”這一話題。納米纖維是靜電紡絲技術(shù)的主要產(chǎn)物,而靜電紡絲技術(shù)是納米纖維的主要制備工藝,二者彼此依賴,不可分割。2007年年初,有學(xué)者開始研究靜電紡絲技術(shù)在0#“組織工程”中的應(yīng)用。他們利用靜電紡絲技術(shù)制備膠蛋白、絲素蛋白等天然生物高分子蛋白,并著力研究生物相容性、力學(xué)性能、支架與組織的匹配和降解性能;同時(shí),調(diào)控納米纖維及其集合體的微結(jié)構(gòu),增加纖維支架的孔徑,促進(jìn)細(xì)胞向支架內(nèi)部生長,而力學(xué)性能方面,主要探討支架與對(duì)應(yīng)組織的匹配性。同一時(shí)段,聚類集群1#“力學(xué)性能”也備受關(guān)注。靜電紡絲納米纖維及其膜的力學(xué)強(qiáng)度普遍偏低,這嚴(yán)重制約了納米纖維膜的應(yīng)用。為此,研究人員嘗試將納米纖維與微米纖維、織物等結(jié)合在一起,以改善納米纖維膜的力學(xué)性能。如何進(jìn)一步增強(qiáng)靜電紡絲納米纖維或膜的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,仍是靜電紡絲領(lǐng)域需要努力的目標(biāo)。與3#“納米纖維”、4#“光催化”和5#“應(yīng)用”相關(guān)的關(guān)鍵詞,如“超細(xì)纖維”“微孔結(jié)構(gòu)”“多孔結(jié)構(gòu)”“導(dǎo)電率”“直徑”等的出現(xiàn),表明研究人員對(duì)納米纖維結(jié)構(gòu)、形貌、直徑的調(diào)控和功能化應(yīng)用的重視,如光催化納米纖維膜在水處理、CO2還原、析氫等方面?zhèn)涫荜P(guān)注。纖維狀的一維結(jié)構(gòu)不僅可有效傳輸載流子,還能促進(jìn)催化劑的回收;多孔結(jié)構(gòu)的纖維可增大催化劑的比表面積,從而提高催化的效率。此外,采用靜電紡絲技術(shù)制備的碳納米纖維及碳基復(fù)合納米纖維等在孔徑、孔隙率、比表面積、吸附性等方面有明顯優(yōu)化,并在重金屬離子吸附材料,鋰離子電池、超級(jí)電容器及燃料電池的電極材料,吸音降噪材料等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。6#“多針頭”的出現(xiàn)表明學(xué)者們對(duì)靜電紡絲裝置改良和產(chǎn)業(yè)化的重視。研究人員發(fā)現(xiàn)靜電紡絲納米纖維具有很好的電磁屏蔽性能,利用陶瓷基、碳基及其他靜電紡絲納米纖維復(fù)合材料取代傳統(tǒng)金屬基屏蔽材料的研究也逐漸受到關(guān)注。

圖4 國內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞時(shí)間分布圖譜Fig.4 Keywords time distribution atlas of domestic literature

由于CNKI數(shù)據(jù)庫基本覆蓋了靜電紡絲領(lǐng)域主要的中文文獻(xiàn),基于CNKI數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析可以幫助研究人員更好地了解國內(nèi)靜電紡絲領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了與國際上靜電紡絲領(lǐng)域的研究趨勢(shì)進(jìn)行對(duì)比,基于Web of Science數(shù)據(jù)庫中2018—2022年收錄的15 000余篇靜電紡絲相關(guān)研究文獻(xiàn),對(duì)國際靜電紡絲研究的最新進(jìn)展進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類分析,其時(shí)間分布如圖5所示。結(jié)果顯示,“組織工程”“聚己內(nèi)酯”“殼聚糖”“碳納米纖維”“吸附性”“力學(xué)性能”“聚丙烯腈”等關(guān)鍵詞在中外文文獻(xiàn)中都出現(xiàn)得最為頻繁,可見國內(nèi)靜電紡絲研究熱點(diǎn)與前沿和國際研究有較高的相似度。國內(nèi)外靜電紡絲研究最大的區(qū)別在于國內(nèi)注重基礎(chǔ)理論研究,國外則注重具體場景的應(yīng)用。由圖5可知,2018—2022年國際靜電紡絲研究主要關(guān)注“tissue engineering”(組織工程)、“carbon nanofibers”(碳納米纖維)、“graphene oxide”(氧化石墨烯)、“energy harvesting”(能量收集)、“mechanical properties”(力學(xué)性能)、“polyvinyl alcohol”(聚乙烯醇)及“TiO2nanofibers”(二氧化鈦納米纖維)等方向。其中,在“wound healing”(傷口愈合)[56-57]、“drug delivery”(藥物輸送)[58]、“drug release”(藥物釋放)[59]、“bone biocompatibility”(生物相容性)[60-61]等生物醫(yī)用領(lǐng)域的研究聚焦在應(yīng)用層面。由此可見,國際靜電紡絲領(lǐng)域研究聚焦在靜電紡絲技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖5 2018—2022年國際文獻(xiàn)關(guān)鍵詞時(shí)間分布圖譜Fig.5 Keywords time distribution atlas of international literature in the years from 2018 to 2022

2.5 突變?cè)~分析

突變?cè)~是指某研究領(lǐng)域短時(shí)間被引頻次急劇上升的關(guān)鍵詞,可以反映一段時(shí)間內(nèi)影響力較大的研究主題[62]。通過計(jì)算關(guān)鍵詞的突現(xiàn)強(qiáng)度得到25個(gè)突變?cè)~,如表3所示。由表3可知,2007—2022年,與靜電紡絲相關(guān)的研究具有階段性演化特征。2007—2010年為初始階段,國內(nèi)學(xué)者們重視靜電紡絲成品及其裝置的研究,包括紡絲工藝(溶液組成、紡絲參數(shù))、噴絲裝置、接收裝置等[63],充分研究了紡絲溶液的組成、電壓、溶液擠出速度和環(huán)境因素等對(duì)靜電紡絲成品的影響,探究了不同參數(shù)對(duì)于紡絲工藝的優(yōu)化效果,設(shè)計(jì)了多針頭、無針頭等噴絲裝置,發(fā)明了氣泡紡絲、靜電離心紡絲等紡絲技術(shù),改良了轉(zhuǎn)盤接收、滾筒接收、溶液浴接收等裝置。2011—2017年,隨著靜電紡絲技術(shù)的不斷完善,學(xué)者們開始聚焦納米纖維的后處理工作,如無機(jī)納米纖維和金屬納米纖維的制備與應(yīng)用,納米纖維制品在生物醫(yī)藥、電池隔膜等領(lǐng)域的應(yīng)用。2017年至今,對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的提升帶動(dòng)了防護(hù)過濾材料的興起,有關(guān)靜電紡絲納米纖維的過濾及吸附性能的研究方興未艾。靜電紡絲納米纖維在有機(jī)污染物、重金屬離子的吸附去除和在海水淡化、粉塵過濾方面的應(yīng)用成為該領(lǐng)域內(nèi)的一大前沿方向[64-65]。然而,學(xué)者們對(duì)靜電紡絲過程中的溶劑問題,納米纖維及其薄膜的力學(xué)問題關(guān)注較少。2022年,工業(yè)與信息化部、國家發(fā)展和改革委聯(lián)合發(fā)布的《兩部委關(guān)于產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確了靜電紡絲非織造布是行業(yè)提升的重點(diǎn)領(lǐng)域,強(qiáng)調(diào)優(yōu)化靜電紡絲設(shè)備及工藝,實(shí)現(xiàn)靜電紡絲非織造技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化[66]。可見靜電紡絲產(chǎn)業(yè)化備受重視。溶液紡絲過程中廣泛使用的有機(jī)溶劑,無序納米纖維膜的厚度均勻性、重復(fù)性和強(qiáng)力成為靜電紡絲研究的關(guān)鍵。

表3 靜電紡絲關(guān)鍵詞突變Table 3 Electrospinning keyword mutation

由關(guān)鍵詞聚類和突變?cè)~分析結(jié)果可知,靜電紡絲研究取得了較大進(jìn)展,為紡織材料技術(shù)難題的解決和納米纖維新材料的應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。隨著相關(guān)研究的演進(jìn),近年來靜電紡絲技術(shù)研發(fā)更加注重新材料的應(yīng)用和規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用,并在不斷開拓新的應(yīng)用場景過程中更加注重環(huán)保。

3 結(jié)論與展望

使用文獻(xiàn)計(jì)量方法分析了國內(nèi)靜電紡絲領(lǐng)域5 890篇中文論文,從發(fā)文量的角度,可將國內(nèi)靜電紡絲研究劃分為3個(gè)階段,即萌芽階段、熱度升溫階段及持續(xù)繁榮階段。魏取福、丁玉梅、覃小紅、李秀艷及熊杰等學(xué)者在靜電紡絲研究領(lǐng)域長期耕耘,具有較大影響力。本領(lǐng)域主要作者之間的合作形式具有群體內(nèi)部合作密度大、群體間合作密度小的特點(diǎn)。當(dāng)前國內(nèi)參與靜電紡絲領(lǐng)域科研的機(jī)構(gòu)多為高校。東華大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)、北京化工大學(xué)、蘇州大學(xué)以及浙江理工大學(xué)是在發(fā)文量和被引頻次方面最出色的6個(gè)機(jī)構(gòu)。靜電紡絲的研究主題呈現(xiàn)出明顯的階段式演化特征。目前,國內(nèi)在靜電紡絲領(lǐng)域的研究主要集中在纖維的制備(涉及紡絲裝置改進(jìn)、工藝參數(shù)的探討和新靜電紡絲手段),及納米纖維在生物醫(yī)藥、空氣過濾、水處理、能源器件、防護(hù)、傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用兩方面。

未來可從以下3個(gè)方面做進(jìn)一步研究,以促進(jìn)靜電紡納米纖維材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。1)如何實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好且規(guī)模化的制備,使其滿足產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的要求。典型的溶液靜電紡絲過程中,紡絲溶液通常含有毒或腐蝕性的有機(jī)溶劑,無序纖維膜厚度均一性、可重復(fù)性難以保障。2)如何提高納米纖維及其薄膜的力學(xué)性能,使其滿足后期加工和應(yīng)用的要求。例如,將納米纖維膜與其他基材有機(jī)結(jié)合,提高其力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外,研究納米纖維集合體本身的力學(xué)性能將更具意義。3)如何靈活設(shè)計(jì)納米纖維材料,使其滿足不同應(yīng)用場合。例如,在組織工程領(lǐng)域,增加納米纖維集合體的孔尺寸,調(diào)控其孔分布,使細(xì)胞能深入到支架內(nèi)部;在能源領(lǐng)域,利用納米纖維材料優(yōu)化電池的電極和隔膜,進(jìn)一步提高器件電化學(xué)性能、導(dǎo)電性、熱力學(xué)與電化學(xué)穩(wěn)定性等。