近年来，二维纳米网络结构材料在环境防护、电子器件、生物工程等领域展现出了广阔的应用前景。现有纳米网络结构材料通常由一维纳米纤维材料（直径<100nm，如纳米管、纳米线等）作为构筑单元组装而成，然而该构筑单元普遍存在连续性差的问题，导致其聚集体材料面临结构难以精确调控、固有纳米特性难以保持等局限性，严重限制了材料应用性能的大幅提升。

针对上述问题，研究团队提出了一种将高分子量、低浓度聚合物溶液直接喷射形成二维纳米网络结构材料的新技术，并将其命名为“静电喷网”。通过优化溶液本体特性，控制泰勒锥尖端荷电流体喷射模式，获得了高压电场中均匀悬浮分布的荷电液滴簇，进而通过调控收集器耦合诱导微电场的分布状态，实现了荷电液滴的形变\相变\自组装的精确调控，获得了纤维直径10-40 nm的二维纳米网络结构材料（纳米蛛网），并成功实现了蛛网制备原料种类的有效拓展，目前已成功制备了PVDF、PAN、carbon、TiO2等多种有机/无机纳米蛛网材料。

图1 二维纳米蛛网材料的设计与开发

（a）静电喷网技术示意图，（b）泰勒锥尖端受力分析，（c）接收器耦合诱导电场分布

（d）荷电液滴微电场形变，（e）电势vs位置分布曲线

二维纳米网络结构不仅赋予了材料孔径小（200-300 nm）、比表面积大（30-70 m2 g-1）、孔隙率高（99.25%）等纳米特性，同时显著增强了材料的选择润湿性、机械性能以及透光性能，所得纳米蛛网材料在空气过滤、液体分离、生物防护等领域均体现出优异的应用潜力。其中，超薄PVDF纳米蛛网高透光材料（透光性>95%）可有效过滤空气中超细颗粒物PM0.3，过滤效率达99.86%，空气阻力仅~30 Pa。PAN纳米蛛网材料因具有超亲水且快速渗透特性，与常规液体过滤材料相比，在具有相同过滤效率（99.92%）时，渗透通量提高了一个数量级（3550±275 L m-2 h-1）。此外，经碳化或煅烧处理后获得的碳基与TiO2基纳米蛛网材料，也分别展现出优异的导电性能与生物防护特性。

图2 二维纳米蛛网材料的多功能应用

（a）空气过滤性能，（b）透光性能，（c）液体分离性能

（d）过滤循环再生性能，（e）导电性能，（f）生物防护性能

该工作不仅提出了一种新型的电流体动力加工技术，制备出了高性能、多功能的二维纳米网络结构材料，也为下一代先端纳米纤维材料的设计与开发提供了指导与借鉴。该研究成果得到了国家自然科学基金、上海市科委项目的大力资助。