导语

中国矿业大学何新建教授与徐欢副教授团队，短短半年，连发1 篇《Nature Communications》和4 篇《Advanced Functional Materials》，应用方向涉及个人防护、热湿管理、空气净化等多个领域！

他们从自然界汲取灵感，通过"异质界面工程"、" 原子级限域"、“大分子构象工程”等方法，用静电纺丝等技术把普通的聚乳酸（PLA）变成了能自去污、会呼吸、可降温的"元膜/元织物"，实现了材料防护性能、通透性能与环境友好性的协同提升。本期内容，易丝帮就带大家快速了解这个顶刊收割机团队的最新成果！

1、《Nat. Commun.》：兼具高效过滤、微环境调节、自去污、可降解PLA元膜

➣挑战：传统熔喷口罩存在不可降解、高湿度下静电快速衰减、湿气积累导致呼吸阻力骤升、缺乏自去污能力等痛点。

➣方法：该研究提出一种分级异质界面构筑策略（HHIS），通过静电纺丝结合静电喷雾，在PLA纤维内部嵌入ZIF-8纳米晶、表面锚定氟化二氧化钛（F-TiO₂）纳米块，成功制备出兼具微环境调控与自净化功能的 PLA 元膜（MRSD-PLA）。

➣创新点1：ZIF-8 具有高孔隙率与电化学活性，可实现电荷捕获与存储，同时保障膜的通透性能（水蒸气透过率：4018 g・m⁻²・d⁻¹；100 Pa 压力下透气率＞60 mm・s⁻¹）。

➣创新点2：结合F-TiO₂赋予的疏水性与自清洁能力，材料内部形成持续电荷迁移，构建 “捕获-存储-再生” 闭环循环。

➣创新点3：该元膜不仅可实现自供电式灵敏监测，还具备PM0.3 过滤效率达 99.3%、压降仅 51.9 Pa的优异性能（品质因子：0.11 Pa⁻¹）。此外，MRSD-PLA 能有效抑制细菌滋生，同时兼顾优异机械强度与可降解性，在高性能个人防护领域展现出巨大应用潜力。

https://doi.org/10.1038/s41467-026-72873-z

2、《Adv. Funct. Mater.》：原子级纳米限域策略：构筑可精准识别多相污染物中 CO₂的自支撑膜

➣挑战：多孔有机聚合物在多相污染物治理中存在分子与颗粒物尺度不匹配、传质动力学冲突、干湿兼容性差等问题；传统分离膜难以同时实现高选择性与高渗透性。

➣方法：该研究通过在共轭微孔聚合物（CMPs）吸附活性层内对钴 (II) 位点进行原子级调控，随后在纳米模板上进行原位界面共价交联，成功制备出纳米限域自支撑选择性渗透膜（NSPMs）。

➣创新点1：该膜将埃级精度孔隙空间分隔（PSP）与原子级分散开放金属位点（OMSs）协同整合，形成连续的局域正电场通道。这种独特结构使材料兼具二氧化碳（CO₂）精准识别与颗粒物（PM）高效净化双重性能。

➣创新点2：凭借空间分隔与定制化活性位点的精准匹配，钴（II）原子级限域膜（Co-NSPM）在高湿环境下仍能实现99.3% 的 PM₀.₃去除效率，同时具备3.37 mmol・g⁻¹ 的高 CO₂吸附容量与超高分离选择性（CO₂/N₂=230；CO₂/CH₄=75）。

➣创新点3：该原子级纳米限域策略协同融合尺寸筛分、静电吸附与分子识别三大机制，有效规避了复杂环境中多相污染物相互干扰导致的性能衰减或选择性下降问题。

https://doi.org/10.1002/adfm.202521019

3、《Adv. Funct. Mater.》：仿生双尺度异质界面制备多模态自适应人体热湿管理元织物

➣挑战：个人热湿管理织物是应对极端环境挑战、提升穿戴舒适性与健康水平的核心材料。然而，传统织物普遍存在热湿耦合传输效率低、动态响应能力弱、功能单一等瓶颈问题，难以同时实现高效汗液管理、自适应温度调节与多功能集成。

➣方法：受植物多级分支网络与蒸腾作用启发，该研究基于仿生传质机制与梯度结构设计，开发出仿生微气候调节元织物（BMR-PLA）。

➣创新点1：该元织物构建双尺度异质界面，集成快速吸汗、自主泵送与高效散热三大功能；其空间非均质润湿性赋予织物高达 1180% 的单向输水性能，可持续导离皮肤汗液，同时兼顾高舒适度与环境适应性。此外，由分级孔隙结构与梯度纤维尺寸构成的异质界面，形成贯通式传输通道，助力质热耦合传输。

➣创新点2：吸湿层的微沟槽纤维与粗糙多孔亲水纤维协同作用，显著提升透气率（199 mm・s⁻¹）与水分蒸发速率（0.33 g・h⁻¹）。

➣创新点3：通过协同平衡流动阻力与传输驱动力，该织物在干燥时可维持体表高温，遇湿后则加速蒸发冷却，适配实际场景需求。同时，异质界面的精准功能化修饰，使其兼具健康防护与自供电监测能力。

https://doi.org/10.1002/adfm.202525521

4、《Adv. Funct. Mater.》：仿生多梯度结构可降解聚乳酸元膜，实现自适应呼吸防护与湿气调控

➣挑战：高效呼吸防护对于抵御空气中颗粒物污染与新型病毒大流行至关重要。然而，传统过滤材料普遍存在湿气管理能力差的问题：呼出的水汽会在口罩微环境中冷凝，形成液桥，降低佩戴舒适度并增大呼吸阻力。

➣方法：受硅藻壳分级多孔结构与两亲性启发，该研究提出仿生多梯度（BMG）策略，成功制备兼具优异防护性能与卓越湿气管理能力的聚乳酸元膜。

➣创新点1：该元膜构建大孔层-微孔的分级梯度结构，模拟硅藻壳的孔室与筛板结构；引入界面取向因子，使膜材料实现从疏水到亲水的渐进润湿性转变，复现硅藻壳蜡质-硅醇介导的界面调控机制。同时，通过生物模板效应分散纳米电介质，模拟硅藻壳金属掺杂生物硅，实现电荷限域，显著提升膜的电荷捕获与存储能力。

➣创新点2：该仿生元膜具备优异综合性能：PM₀.₃过滤效率达 96.26%、32 L/min 气流下阻力仅 40 Pa、水汽透过率达 223.5 g・m⁻²・h⁻¹，可高效导湿并在高湿环境下长期稳定。本研究为开发兼顾长效舒适与高效防护、环境友好型下一代防护材料，提供了仿生设计范式。

https://doi.org/10.1002/adfm.202524202

5、《Adv. Funct. Mater.》：大分子构象策略构筑集成辐射和蒸发冷却的全天候个人热管理超织物

➣挑战：辐射冷却纺织品存在冷却功率不足、透气透湿性差等问题，在高温高湿环境下应用受限。

➣方法：该研究提出了一种大分子构象工程（MCE）策略，旨在构建具有高效辐射和蒸发冷却功能的多模态多聚（乳酸）（PLA）超织物。

➣创新点1：该策略涉及引入光学优化的MOF-801纳米晶体，以增强电纺PLA超结构的光谱性能，并通过强拉伸力进一步提升PLA链的分子振动强度和取向度。

➣创新点2：红外区域促进的分子振动与高序纳米装饰结构共同促成了卓越的阳光反射率（98.6%）和红外发射率（91.7%），在阳光下实现约9.3°C的超高冷却温度。此外，卓越的吸附能力（1.2 g/g）使PLA超织物通过蒸发机制额外冷却约3°C。

https://doi.org/10.1002/adfm.202531069

人物简介

何新建：中国矿业大学职业健康研究院院长，江苏省粉尘治理与职业防护工程研究中心主任，应急管理部有限空间事故调查指导专家组专家，国家“万人计划”青年拔尖人才、江苏省特聘教授、国家重点研发计划首席科学家，美国注册安全专家（CSP），美国注册工业卫生专家（CIH）。长期从事职业安全健康的科学研究与教学工作，主要研究领域包括气溶胶科学、个体防护技术、职业危害暴露控制等。形成了以全身型高效防护装备、应急救援降温服为代表的多项科研成果，发表高水平学术论文近100篇，三次获得美国工业卫生协会个体防护研究约翰-怀特（John M. White Award）学术奖。先后担任美国职业卫生学会呼吸防护委员会主席、美国NIOSH特聘客座研究员、国际呼吸防护期刊JISRP副主编等。

徐欢：先后毕业于南昌大学、四川大学、瑞典皇家理工学院，获双博士学位，长期从事高分子材料形态与性能调控的理论基础和加工方法研究，围绕高分子形态控制机理、特殊结构成型方法与多学科交叉应用开展系列工作，已发表研究论文100余篇，授权发明专利20余件，入选2025全球前2%顶尖科学家榜单。研究获得国家自然科学基金青年和面上项目，国家重点研发计划，江苏省基础研究计划重点项目，国家能源集团十大科技攻关项目等资助支持。获2021年贵州省自然科学奖三等奖，2022年首届全国博士后揭榜领题金奖，2023年第二届全国博士后创新创业大赛金奖，2025年第三届全国博士后创新创业大赛铜奖，2025年第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛江苏省二等奖、全国二等奖等科研奖励。