新闻网讯 近日,我校纺织服装学院曲丽君教授、苗锦雷副教授团队在二维纳米片构筑结构-功能一体化轻质高强纤维领域取得重要研究进展,并在高性能纤维纺丝关键技术方面实现突破。相关成果以“Oriented Assembly and Bridging of 2D Nanosheets Enabled High-Performance MXene Composite Fiber via Dual-Spatially Confined Spinning”为题,发表于国际权威学术期刊 Advanced Functional Materials。

轻质高强纤维在航空航天、国防军工、汽车轻量化、高端装备制造及海洋工程等领域具有极其重要的应用价值。从月球展示的芳纶及玄武岩纤维基“五星红旗”,到战斗机复合材料减重(超40%)显著提升载荷与作战半径,再到新能源汽车减重10%可增加续航里程5%-8%,其作用日益凸显。自20世纪芳纶纤维(如杜邦凯夫拉)、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维等高性能纤维相继问世,轻质高强纤维的研发已从基础材料探索迈向高性能化与功能化阶段,正逐步成为国家战略新兴产业和高端制造业发展的关键物质基础。其中,二维纳米片(如石墨烯、MXene)凭借优异的力学、电学和热学性能,被视为开发下一代高性能纤维与纺织品的理想基元。将二维纳米片组装成宏观纤维集合体是实现其实际应用的关键途径。然而,不同于传统有机高分子链段的成纤工艺,二维纳米片加工成高性能纤维面临内部多孔隙、界面结合力弱等诸多挑战。
针对上述难题,该团队系统研究了二维纳米片在不同纺丝浓度下的剪切流变学特性,深入解析了其在纺丝通道中的组装成纤机制,进而建立了一种区别于传统高分子成纤的新型纺丝技术。团队创新性地提出“双尺度限域组装”策略,实现了二维纳米片的高取向排列、密实堆积及强界面搭接,成功制备出高性能复合纤维。该纤维与现代纺织工艺(如针织、缝纫)兼容性良好,所编织织物结构致密且无损伤,其轻质高强特性显著——织物可稳定立于狗尾草毛须之上。该研究为轻质高强复合纤维的进一步开发提供了新思路和技术支撑。
此项成果是我校推动学科交叉融合发展的最新体现。纺织服装学院积极推动学科交叉与纺织科技创新,大力促进多学科协同研究与创新实践,着力为青年学者搭建交流合作平台,持续助力我国纺织科技水平的提升。