● 摘要
天然蜘蛛丝是由生物蛋白构成的弹性体纤维，凭借其优异的物理性能成为世界上最好的功能性材料之一，广泛应用在航空航天、建筑材料和军事领域。近年来，科学家们发现筛孔蜘蛛捕获丝能够在潮湿的空气中发生“湿后重构”变化，形成具有周期性的纺锤结构，并且发现这种“湿后重构”的纺锤结构显示出比普通纤维高效的集水性能，人们已经利用瑞利不稳定性设计并制备出多种具有纺锤结构的人工纤维，用于大规模收集水汽和雾气。本论文受天然蜘蛛丝“湿后重构”特性的启发，发现四氯化钛水解形成的含钛纳米颗粒能够被静电纺丝形成的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）纤维吸附并且在湿环境中自组装成珠串纤维。
这一发现突破了原有直接形成纺锤结构的方法，实现了完全模拟天然蜘蛛丝“湿后重构”的初衷，再现了PMMA/Ti由粗糙纤维变为珠串纤维的过程，让人工制备纳米级仿生智能功能性异质纤维的愿望得以实现。我们通过调节潮湿环境的参数来控制珠串体积及间距，为大规模制备异质珠串纤维提供了实验参数和理论基础。
本论文的另一新颖之处在于，PMMA/Ti异质珠串纤维能够多次吸附含钛纳米颗粒，当这些小颗粒再次处于潮水环境中时，珠串纤维能够协同表面能梯度和拉普拉斯压差使纳米颗粒在原珠串位置处聚集形成更大的珠串。此发现有助于我们将PMMA/Ti异质珠串纤维应用于吸附雾霾、其他污染物。
本论文的创新之处在于将静电纺丝与四氯化钛水解结合，实现了人工模仿“湿后重构”并制备功能性材料的过程，此类纤维能够凭借其独特的集水、集尘特性应用于灰尘过滤、水汽收集、流体运输等众多领域。