柔性电子皮肤（E-skin）传感器为检测人体信号、实现人机交互和推动智能机器人技术的发展提供了创新解决方案。电纺纳米纤维具有优异的机械性能、轻质以及可调透气性，因此特别适合电子皮肤应用。基于纳米纤维的复合材料为三维结构材料，将一维聚合物纳米纤维与其他功能材料集成在一起，实现了高效的信号转换，是下一代智能电子产品的理想平台。

  近日，苏州大学程丝教授，福州大学赖跃坤教授，安徽农业大学朱天雪教授在Nano-Micro Letters期刊上发表了题为“Recent Progress of Electrospun Nanofiber-based Composite Materials for Monitoring Physical, Physiological Signals and Body Fluid Signals”的综述文章，对电纺纳米纤维基复合材料的研究进展进行了系统性的评述。其中，苏州大学博士研究生郭芳和硕士研究生任政为本论文共同第一作者。

  该综述首先概述了电纺技术，包括远场静电纺丝、近场静电纺丝和熔融静电纺丝。此外，讨论了电纺纳米纤维的各种形态，如核壳、多孔、中空、珠状、Janus和带状结构，以及加入功能材料以提高纳米纤维性能的策略。随后，文章详细介绍了以电纺纳米纤维为基础的复合材料（即纳米纤维/水凝胶、纳米纤维/气凝胶、纳米纤维/金属）。重点介绍了各种复合材料在监测物理、生理、体液和人体信号检测中的多重信号方面的最新进展。同时，综述还探讨了能够对各种刺激做出响应的多模态传感器的开发，重点关注解耦多种信号的创新策略及其最新进展，分析了当前面临的挑战以及基于电纺纳米纤维的复合材料传感器的未来前景，旨在推动下一代柔性电子器件的设计和应用，促进多功能传感和健康监测技术的突破。

图1 图文摘要

  作为最常用的电子皮肤传感器形式，水凝胶具有与人体组织相似的高含水量和可变机械性能等固有特性。将水凝胶与纳米纤维相结合，可以有效提高水凝胶的稳定性、可恢复性和耐久性，而所得纳米纤维/水凝胶复合材料的复合性能（优异的机械特性和拓扑结构）使其在传感应用中具有广阔前景（图2）。制备纳米纤维/水凝胶复合材料的方法包括四种：（1）在纳米纤维膜上旋涂/滴涂水凝胶材料；（2）采用告诉均质机将纳米纤维膜破碎后加入到水凝胶溶液中固化成型；（3）纳米纤维膜表面原位凝胶化形成复合材料；（4）通过双喷嘴静电纺丝技术，一步法制备纳米纤维/水凝胶复合材料。

图2 纳米纤维/水凝胶复合材料

  纳米纤维的加入可以在气凝胶结构中形成增强网络，从而显著增强气凝胶的强度（图3）。目前3D纳米纤维/气凝胶的制备方法包括如下两种：（1）将破碎的纳米纤维短纤维通过冷冻干燥的方式制备成纳米纤维/气凝胶；（2）通过调控环境条件，直接静电纺丝得到纳米纤维/气凝胶材料。

图3 纳米纤维/气凝胶复合材料

  将金属材料集成到纳米纤维/气凝胶中还能在纳米纤维/气凝胶结构中实现金属元件的精确图案化和嵌入，从而增强其与柔性电子器件的兼容性。这有助于开发复杂的多功能器件，并能承受具有挑战性的环境条件（图4）。

图4 纳米纤维/金属复合材料

  本文重点介绍了各种复合材料在监测物理、生理、体液和人体信号检测中的多重信号方面的最新进展（图5-图7）。同时，综述还探讨了能够对各种刺激做出响应的多模态传感器的开发，重点关注解耦多种信号的创新策略及其最新进展。

图5 电纺纳米纤维复合材料传感器用于物理信号传感

图6 电纺纳米纤维复合材料传感器用于生理信号传感

图7 电纺纳米纤维复合材料传感器用于体液信号传感

  最后，分析了当前面临的挑战，并概述了基于电纺纳米纤维的复合材料传感器的未来前景。在过去十年中，基于纳米纤维的柔性传感器材料取得了显著进展，但仍面临若干挑战，包括如下六个方面：（1）复合材料的多样性以及界面相容性；（2）多功能集成以及多信号干扰；（3）机械稳定性以及机械滞后现象；（4）生物相容性；（5）回收和可持续发展问题；（6）集成与技术革新。（图8）

图8 纳米纤维基复合材料传感器面临的主要挑战概述

  文献信息：Guo, F., Ren,Z., Wang,S. et al. Recent Progress of Electrospun Nanofiber-Based Composite Materials for Monitoring Physical, Physiological, and Body Fluid Signals. Nano-Micro Lett.17,302(2025).

  原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-025-01804-2