DOI:10.1016/j.polymer.2020.122644

研究了称为纳米纤维串型多晶结构（NFSKs）的分层结构，作为修饰或功能化电纺纳米纤维的手段。将天然和合成聚合物共混到电纺纤维NFSK主干中，为设计具有精细调节的机械和生物学特性的材料提供了机会。然而，尚不清楚这些混合组成将如何影响均聚物和共聚物串晶的形成。以聚己内酯（PCL）和明胶共混纤维为原料，与PCL均聚物和PCL嵌段聚丙烯酸（PCL-b-PAA）嵌段共聚物串晶成功形成了NFSKs。共混纤维表面的晶体呈模板化生长，但是具有高度不规则的串晶取向和周期性，这归因于共混物的大纤维直径。然后将乙酸掺入到纤维中，结果表明，乙酸可以改善PCL和明胶之间的相混合，从而导致电纺纤维直径更小，NFSK形态更规则且具有周期性。该研究进一步证实了串晶结构形成中尺寸依耐性的软外延机制，电纺纳米纤维直径导致纤维中的取向PCL链和随后串晶聚合物的取向。这些具有多组分串晶的NFSKs有望成为生物矿化和细胞工程用途的多功能支架。

图1：用可结晶聚合物（蓝色）和无定形聚合物（红色）的（a）均聚物和（b）嵌段共聚物形成的NFSKs。

图2：电纺纤维的SEM图像及其直径分布直方图。a）PCL均聚物纤维，b）明胶均聚物纤维，c）PCL-Gel共混纤维。

图3：带有PCL串的NFSKs的SEM图像。a，b）PCL纤维和PCL串，c，d）PCL-凝胶共混纤维和PCL串。b和d分别是a和c的高倍放大图像。红色箭头表示垂直串的代表性区域，蓝色箭头指向具有多个串取向的纤维区域。

图4：带有PCL-b-PAA串的NFSKs的SEM图像。a，b）PCL纤维和PCL-b-PAA串，c，d）PCL-Gel共混纤维和PCL-b-PAA串。b和d分别是a和c的高倍放大图像。红色箭头表示垂直串的代表性区域。

图5：含和不含AcOH的PCL-Gel共混纤维之间的形态比较：a）含AcOH的PCL-Gel共混纤维的SEM；b）含和不含AcOH的纤维的纤维直径分布直方图。不含AcOH（c）和含AcOH（d）的PCL-凝胶共混纤维的TEM图像。黄色圆圈突出显示了不含AcOH的纤维中伸长的相分离域。

图6：PCL和PCL-Gel共混纳米纤维的热和结构表征。a）DSC热分析图显示了均聚物和共混纤维的首次加热。b）定向PCL-Gel纤维的2D WAXD图案，c）定向PCL-Gel-AcOH纤维的2D WAXD图案。对于b和c中的2D WAXD图案，箭头指示纤维对齐的方向。

图7：使用PCL-Gel-AcOH纤维作为带有a，b）PCL串和c，d）PCL-b-PAA串的NFSKs的SEM图像。b和d分别是a和c的高倍放大图像。

图8：直径和串链排列如何影响串取向的示意图。a）对于小直径的纤维，相对于纤维c轴的更大链取向会导致串晶体的软外延生长成正交取向。b）直径较大的纤维在聚合物链和纤维c轴之间的取向度较高，从而导致串具有多个片层取向。