近期，安徽农业大学材料与化学学院生物质基可持续材料课题组叶冬冬教授在国际著名期刊Advanced Functional Materials (中科院1区top，自然指数期刊，IF=18.5) 发表微流控纺丝构建加捻纤维素纤维相关最新研究论文，题目为“Customizable Twisted Nanofluidic Cellulose Fibers byAsymmetric Microfluidics for Self-Powered UrineMonitoring”。
生物膜系统通过调节离子进出细胞，促进感知、维持渗透平衡和调节细胞内酸度等生理过程。受生物离子通道启发，科学家们大量构建了具有带电纳米通道的类生物膜纳米流体系统，以实现选择性离子传输。纳米流体独特的选择性离子传输特性，使其在能量收集和传感领域（如压力检测、植物营养溶液浓度、汗液健康检测、温度监测等）具有广泛的应用潜力。然而，挑战在于如何通过可控方式调节纳米材料的空间组装，以实现可持续、自供能和离子感应能力的集成功能，克服高成本、加工复杂性以及对外部电源依赖等问题。
为应对上述挑战，叶冬冬教授团队通过不对称流场调节藻类纤维素纳米纤维的组装，制备了表面扭曲、内部对齐的藻类纤维（扭曲纤维）。相比于对称工艺制备的纤维，扭曲纤维表现出直径显著减小（从33.6 µm到20.4 µm）、堆积密度增加（从0.87 g/cm³到1.47 g/cm³）、断裂应力提高（从249.4 MPa到468.5 MPa），以及取向度提升（Herman取向因子从0.77到0.89）。在50倍盐度梯度下，扭曲纤维的能量收集能力达到12.87 W/m²，并可作为自供电尿液监测器，能够区分婴儿的排尿和运动行为。其在稀电解质下的高离子电导率（7.8 mS/cm）能有效提示尿液饱和。该研究为自供电生物质基纳米流体健康传感系统提供了新设计概念。
安徽农业大学为第一完成单位，硕士生林泽婉和博士后傅晓童为共同第一作者，通讯作者为安徽农业大学叶冬冬教授，共同通讯为中国药科大学周湘教授，课题组焦晨璐、郑可和封其春参与工作，南开大学刘遵峰教授对工作提供重要指导。作者感谢安徽农业大学纺织工程学科平台和安徽省高性能生物基尼龙工程研究中心提供的分析测试支持，以及国家自然科学基金、安徽省优秀青年基金和安徽农业大学提供的科研经费支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202414365
来源：安徽农业大学