2025年6月5日,武汉纺织大学材料科学与工程学院成功举办了2025年第14期研究生学术论坛。本次论坛由王雯雯和王桦两位老师担任主持,来自23级研究生田亚楠、马花和王敬贤三位同学分别展示了纳米纤维基绝缘材料、生物医用凝胶及蜂窝结构材料领域的前沿研究成果。

马花同学以《热致液晶聚芳酯纳米纤维膜结构优化对其电气性能的影响》为题进行汇报。通过熔融纺丝-原位裂解耦合热压工艺,成功制备出厚度仅30μm的热致液晶聚芳酯(PAR)纳米纤维膜。该材料突破传统芳纶绝缘纸的技术瓶颈,实现三大性能飞跃:第一,在电气性能方面,在210℃热压优化下,击穿强度达71.46 kV/mm,较商业芳纶纸(20.33 kV/mm)提升252%;第二,在极端环境耐受性方面,经250℃高温老化24小时后,击穿强度保持在17.73 kV/mm(商业品降至11.32 kV/mm),紫外辐照48小时后强度达25.19 kV/mm(商业品仅14.8 kV/mm);第三,在机械稳定性方面,双向折叠100次后强度为15.86 kV/mm,是商业芳纶纸(7.75 kV/mm)的2倍以上。该研究通过调控纳米纤维孔隙结构与界面结合(SEM/AFM验证),解决了高集成电气设备在高温、强辐照及机械应力下的绝缘防护难题。

王敬贤同学以《热致液晶聚芳酯纳米纤维蜂窝的成型工艺与性能调控研究》为题进行汇报。针对传统芳纶蜂窝制备工艺复杂、节点结合差等核心难题,创新性开发熔融纺丝-湿法剥离-模板热焊接三联工艺,通过热塑性分子链的可逆熔融机制实现纤维网络一体化成型(热压温度160℃),成功制备PAR纳米纤维蜂窝。该材料突破性实现压缩强度164 MPa(达商业芳纶蜂窝3.9 MPa的41倍),微观结构表征(SEM)显示深度纤维搭接与一体化节点特征,Micro-CT证实结构连贯性(孔隙率<3%)与均匀应力分布(有限元仿真显示无局部应力集中)。经人体/车辆碾压测试保持几何完整性,250℃热老化及UV辐照后强度保持率超85%;基于闭环回收特性实现材料再生利用(循环3次强度衰减<8%),为航空航天轻量化结构材料提供兼具超强力学、环境耐受与绿色可持续的创新解决方案。

田亚楠同学以《纳米纤维增强的透明质酸/丝素共混水凝胶的制备及其性能研究》为题进行汇报。针对透明质酸基水凝胶力学性能不足、功能单一的核心问题,创新性采用物理交联冻融法构建丝素纳米纤维(SNF)增强HA/SF复合体系,通过二次冻融工艺诱导丝素蛋白形成β-折叠结构(占比38.7%),在10%丝素添加量下实现储能模量(G')提升3倍至12.4 kPa;进一步掺入50% SNF后压缩强度达原始凝胶4.2倍(SEM显示孔径由15μm缩小至3μm),并赋予材料独特的多孔海绵-凝胶双态特性(临界屈服应力8.7 MPa)。该材料兼具可注射性(通过27G针头)、长效稳定性(PBS浸泡7天失水率<15%)及优异生物相容性(HUVECs细胞培养5天存活率95.7%),实验证实其能有效促进血管内皮细胞铺展(细胞伪足延伸长度达47.3±6.2μm),在可注射组织填充物、创伤修复支架及柔性生物电子领域展现出重大应用潜力。
本次论坛聚焦纳米纤维基功能材料的前沿创新,涵盖绝缘、生物医用、结构增强三大方向,三份研究均体现“结构-性能-应用”一体化设计理念,彰显学院在绿色材料制备、性能调控及工程应用领域的交叉创新能力,为培养高层次材料人才提供重要实践平台。