Janus 一词源自罗马神话中掌管过去与未来的双面神，寓意着这种材料两面具备截然不同的特性。广义来说，任何在组成、结构、形态或物理性质（如润湿性、表面电荷）上存在不对称性的薄膜，都可被称为 Janus 膜。而 Janus 静电纺丝膜——Janus Electrospun Membranes (JEM)则是通过静电纺丝技术制备的纳米纤维膜，它继承了静电纺丝材料高比表面积、高孔隙率的优点，同时拥有精确调控的不对称性能（图1）。随着不断的发展和创新，JEM 已成为一个独立且经典的研究分支。然而，这并不意味着 JEM 领域的发展是一条平坦且宽阔的道路。相反，JEM 的概念尚未深入人心，也未得到科学界的广泛认可。在此关键时刻，对 JEM 领域的制备方法、关键挑战、潜在应用以及未来发展方向进行及时、系统且具有批判性的综述具有重要意义。

图1 Janus静电纺膜（JEMs）概述。

  近期，四川大学轻工科学与工程学院杨璐铭教授/司一帆研究员联合香港城市大学胡金莲教授系统地对JEM所涵盖的广泛范畴及相关类别进行了全面深入和具有针对性的梳理、分析和总结。作者根据层数和结构的差异，对不同种类的 JEM 的构建方法进行了重点描述和讨论（图2）。作者认为，多层JEM之间相对较弱的层间结合力是制约JEM走向实际应用的最大障碍之一。于是通过各种化学和物理策略两个方向，对增强层间结合力的现有策略进行了介绍和比较，所涉及的原理、过程与挑战是论述的核心（图3）。

  2025年7月4日，该综述以“Janus Electrospun Membranes”为题发表在材料学顶刊Advanced Materials上（Adv. Mater. 2025, 2507498）。

图2 JEM结构设计策略。

  作者在综述中指出，Janus 静电纺丝膜结构设计核心在于实现精确的不对称性调控，目前主要有三种设计策略：1）多层结构设计是最常用的方法，主要是通过多次静电纺丝逐层构建不同特性的纳米纤维层。实验室中，只需更换纺丝溶液并调整参数，就能在同一基底上制备多层 JEM。在工业生产中，卷对卷静电纺丝技术可实现多层 JEM 的连续制备，为规模化应用奠定基础。2）复合结构设计则是将静电纺丝与其他技术结合，达到取长补短的目的。当静电纺丝作为主要方法时，可在纳米纤维膜表面构建功能性涂层；而当静电纺丝作为辅助方法时，纳米纤维层可用于调节基底的润湿性和物理性能等。3）单层结构设计是最具挑战性的策略，需要在数百纳米至数百微米的尺度内构建不对称性。而该方法的优势在于可以避免层与层的分离。

图3 JEM层间结合强度增强策略研究。

  作者也提出，多层 JEM 面临的最大挑战是层间结合力薄弱，容易在使用中发生分层和断裂。研究者们开发了多种物理和化学策略来解决这一问题：1）物理策略包括加压、超声和结构设计。2）化学策略主要依靠交联反应增强层间作用力。例如，通过热处理使 SEBS 聚合物链间形成更强的相互作用，或利用多巴胺的超强粘附性在纤维表面形成涂层，促进层间化学结合。这些方法能显著提高膜的力学性能，但需要精确控制反应位点和条件，技术难度较大。作者总结说，平衡孔隙率、结合强度和柔韧性之间的关系是优化设计的关键。研究者需根据应用场景选择性优化性能，如可穿戴传感器需优先保证柔韧性，而工业过滤膜则需侧重强度和孔隙率的平衡。

  此外，根据不同的不对称特性，本文系统综述了 JEM 在单向导湿、功能服装、清洁能源、智能传感等领域的应用，深入分析了 JEM 在各类应用场景中的构建方法、功能原理和关键机制（图4）。

图4具有单向导湿性能的JEM机理及应用

  最后，作者认为尽管JEM展现出广阔前景，但其发展仍面临诸多挑战。工业化生产多层 JEM 的设备设计、层间结合力的进一步提升、JEM 概念的普及与标准化等问题亟待解决。未来，通过开发新型聚合物材料、设计多孔连接层、集成人工智能优化制备过程等方法，有望突破这些瓶颈。集成化生产将是 JEM 实现产业化的关键（图5）。下一代多功能静电纺丝生产线应涵盖从聚合物溶液制备到最终产品的全流程，通过模块化设计实现灵活配置。随着技术的成熟，JEM 有望在智能服装、可穿戴设备、环境治理等领域实现大规模应用，为我们的生活带来革命性变化。在科学家与工程师的协同努力下，相信这种 "双面神" 材料将在更多领域绽放光彩，为可持续发展和健康生活贡献力量。

图5 结论与展望

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202507498