浙江大学高超教授团队用冷纺策略制备芳纶纤维

http://www.texnet.com.cn/ 2026-01-23 09:14:10 来源:先进纤维材料

  作为最早实现产业化的高性能纤维之一,高强度耐高温芳纶纤维在国民经济与重大装备领域应用广泛。进一步提升其力学性能,具有重要理论与应用价值。然而,目前的力学增强方法仍以聚合物浆料的化学改性为主,如原位聚合引入纳米填料、增大聚合物分子量、高分子链间引入交联等,给纤维制备带来更大复杂性与加工挑战。

  近期,浙江大学高超教授团队在《Advanced Fiber Materials》上发表了题为“Cool Spinning Strategy for High‑Performance Thick Aramid Fibers”的研究成果。该工作首创“冷纺”策略,同步提升多种芳纶及其复合纤维的力学性能:通过降低凝固浴温度,强化初生纤维中高分子链与溶剂分子的溶剂化作用,显著提高链段滑移能力,使拉伸倍率由200%跃升至380%,进而优化纤维内部高分子链取向与晶体结构。

  与常温纺丝相比,“冷纺”粗直径杂环芳纶的拉伸强度、杨氏模量和韧性分别提高112%、123%和118%。将该策略延伸至大直径杂环芳纶/氧化石墨烯复合体系,成功制备直径为36μm的粗纤维,其拉伸强度、杨氏模量和韧性分别提升至6.28 GPa、119.62 GPa和172.7 MJ/m3。进一步用于间位芳纶,纤维拉伸强度达到1.35 GPa。这一简便通用的“冷纺”路线为高性能纤维的规模化制备开辟了新路径。

  该工作将“冷纺”增强策略应用于多种芳纶及其复合纤维,有效提升了纤维的力学性能,为高性能纤维增强提供了新思路。该策略未改变现有工业纺丝路线,仅需在既有设备与流程基础上优化调整,有望加速高性能纤维的工业化开发与应用。

  浙江大学博士研究生刘丽军、博士后王利丹、博士生李楷文为本文共同第一作者;畅丹博士、许震长聘副教授、高超教授为共同通讯作者。

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