新聞網(wǎng)訊 近日，我校紡織服裝學(xué)院曲麗君教授、苗錦雷副教授團(tuán)隊在二維納米片構(gòu)筑結(jié)構(gòu)-功能一體化輕質(zhì)高強(qiáng)纖維領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，并在高性能纖維紡絲關(guān)鍵技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破。相關(guān)成果以“Oriented Assembly and Bridging of 2D Nanosheets Enabled High-Performance MXene Composite Fiber via Dual-Spatially Confined Spinning”為題，發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊 Advanced Functional Materials。
輕質(zhì)高強(qiáng)纖維在航空航天、國防軍工、汽車輕量化、高端裝備制造及海洋工程等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價值。從月球展示的芳綸及玄武巖纖維基“五星紅旗”，到戰(zhàn)斗機(jī)復(fù)合材料減重（超40%）顯著提升載荷與作戰(zhàn)半徑，再到新能源汽車減重10%可增加續(xù)航里程5%-8%，其作用日益凸顯。自20世紀(jì)芳綸纖維（如杜邦凱夫拉）、超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維等高性能纖維相繼問世，輕質(zhì)高強(qiáng)纖維的研發(fā)已從基礎(chǔ)材料探索邁向高性能化與功能化階段，正逐步成為國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和高端制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)。其中，二維納米片（如石墨烯、MXene）憑借優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能，被視為開發(fā)下一代高性能纖維與紡織品的理想基元。將二維納米片組裝成宏觀纖維集合體是實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵途徑。然而，不同于傳統(tǒng)有機(jī)高分子鏈段的成纖工藝，二維納米片加工成高性能纖維面臨內(nèi)部多孔隙、界面結(jié)合力弱等諸多挑戰(zhàn)。
針對上述難題，該團(tuán)隊系統(tǒng)研究了二維納米片在不同紡絲濃度下的剪切流變學(xué)特性，深入解析了其在紡絲通道中的組裝成纖機(jī)制，進(jìn)而建立了一種區(qū)別于傳統(tǒng)高分子成纖的新型紡絲技術(shù)。團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出“雙尺度限域組裝”策略，實(shí)現(xiàn)了二維納米片的高取向排列、密實(shí)堆積及強(qiáng)界面搭接，成功制備出高性能復(fù)合纖維。該纖維與現(xiàn)代紡織工藝（如針織、縫紉）兼容性良好，所編織織物結(jié)構(gòu)致密且無損傷，其輕質(zhì)高強(qiáng)特性顯著——織物可穩(wěn)定立于狗尾草毛須之上。該研究為輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合纖維的進(jìn)一步開發(fā)提供了新思路和技術(shù)支撐。
此項成果是我校推動學(xué)科交叉融合發(fā)展的最新體現(xiàn)。紡織服裝學(xué)院積極推動學(xué)科交叉與紡織科技創(chuàng)新，大力促進(jìn)多學(xué)科協(xié)同研究與創(chuàng)新實(shí)踐，著力為青年學(xué)者搭建交流合作平臺，持續(xù)助力我國紡織科技水平的提升。
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