综述：天然纳米纤维在纺织应用中的研究进展：纤维素、甲壳素和蚕丝的静电纺丝及其可持续功能材料

（编辑推荐）本综述系统探讨了静电纺丝（electrospinning）技术制备纤维素（cellulose）、甲壳素/壳聚糖（chitin/chitosan）和蚕丝（silk）纳米纤维的进展，聚焦其在抗菌纺织品、可穿戴电子设备（wearable electronics）、过滤系统及生物医学领域的应用，强调绿色溶剂优化与规模化生产挑战，为可持续纺织材料开发提供理论框架。

　　

天然纳米纤维的纺织革命

引言

纺织业每年释放的合成纤维微塑料（9.6?mg–1240?mg/kg/次洗涤）正加速生态危机。欧盟《绿色新政》等政策推动下，源自植物（纤维素）、海洋废弃物（甲壳素）和昆虫（蚕丝）的天然纳米纤维凭借可降解性、高比表面积和机械性能，成为替代石油基材料的关键候选。

静电纺丝技术核心

通过5–30?kV高压电场将聚合物溶液拉伸为50–1000?nm纤维，其非织造结构可模拟细胞外基质（ECM），适用于伤口敷料。溶剂选择（如离子液体处理纤维素）与参数调控（电压、收集器转速）直接决定纤维形态，而针头无针化（needleless electrospinning）革新提升了产率。

纤维素：植物与细菌的馈赠

微纤化纤维素（MFC）和纳米晶纤维素（NCC）需通过_N-甲基吗啉-_N-氧化物（NMMO）或三氟乙酸（TFA）溶解以实现可纺性。细菌纤维素（BC）因高结晶度展现160?MPa抗拉强度，但规模化生产仍受制于溶剂回收成本。

甲壳素/壳聚糖：海洋废物的逆袭

甲壳素刚性分子链需与聚乙烯醇（PVA）共混或同轴纺丝（coaxial spinning）改善加工性。其天然抑菌性（对金黄色葡萄球菌抑制率>90%）和促伤口愈合特性，使其在医用纺织敷料中独具优势。

蚕丝：从奢华织物到神经导管

家蚕丝（Bombyx mori）的β-折叠结构赋予纤维1–2?GPa韧性，而蜘蛛丝（dragline silk）的强度可达钢铁5倍。再生丝素蛋白（RSF）经甲醇后处理可调控降解速率，适用于可吸收手术缝合线。

性能对比与绿色革新

纤维素在成本（$5–10/kg）和模量（100–140?GPa）上占优，而蚕丝断裂伸长率（15–35%）更适合柔性电子基底。水基溶剂系统和生物活性添加剂（如纳米银）的引入，进一步降低了环境足迹。

未来挑战

当前需突破纤维-织物界面结合技术，解决洗涤耐久性（>50次循环）问题。监管壁垒和生命周期评估（LCA）标准化将是产业化的关键突破口。