纳米纤维,广义上指的是直径小于1μm的超细纤维,凭仗其超轻、超细以及高比表面积的特性,在航天范畴的复合资料、生命科学的安排工程,以及纺织前沿的柔性电子皮肤等多个范畴都展示出了巨大的运用潜力。而微纳米纤维长丝,作为这类纤维的取向集合体,不只承继了微纳米纤维的一切长处,还能与我国数千年的传统编织技艺相交融,因而被视为纤维科学范畴要点展开的前沿资料。
北京化工大学机电工程学院的博士研讨生王宇航,正是环绕微纳米纤维长丝的绿色制备工业化技能展开研讨。据其团队介绍,现在微纳米长丝没有真实运用到工业中,这首要归因于两点:一是传统海岛纺丝进程中很多运用有机溶剂,具有环境污染的危险与安全出产的危险;二是长丝的力学性能欠安,约束了其运用范畴。在导师杨卫民教授的辅导下,王宇航经过温度-气流-电场耦合的射流运动调控技能,在推进微纳米纤维长丝绿色工业化方向上取得了重要发展。
1998年出世的王宇航,虽然一脸稚气未脱,但他已经在北京化工大学攻读博士生二年级。早在大学四年级时,他就经过了校园的精英方案,取得了硕博连读的时机。其时,他跟从导师杨卫民教授,参加到了北京化工大学高分子资料加工成型与先进制作英蓝试验室的科研项目中,其间一项便是关于井下防尘呼吸面罩的研讨。这段阅历不只让他学到了宝贵的技能知识,还磨炼了他在面临科研项目时沉稳的耐性。
进入研讨生一年级后,在导师点拨下,王宇航挑选了微纳米纤维纱线的绿色制备作为自己的研讨方向。他从查阅资料、收拾总述开端,到试验初探、改善试验方案,一步一个脚印,全身心投入到了研讨中。但整个一学年下来,熔体电纺纱线的制备难有发展,迟迟打不开局势让他倍感焦虑。
研二下学期,一次偶尔的时机中,王宇航在整理试验设备时,用塑料棍悄悄扫过旋风设备旁散落的纤维,意外地发现了一末节由纤维加捻构成的纱线。虽然纱线样品非常粗糙、但这次细小的发现让他兴奋不已,启示他旋转流场可当作靠拢与加捻纤维的中心作用力。他将这一发现报告给导师,并在其辅导下,经过改善设备与工艺,成功完成了熔体电纺纱线从零到一的打破。守得云开见月明,这次蜕变极大地鼓动了他的科研热心。
博士研讨生阶段,在团队协助下,王宇航前往国家先进功用纤维立异中心学习。经过与纤维中心的同仁们深化沟通后,他历时近半年的试错与办法改善,创始了一种全新的微纳米纤维长丝制备办法——即以熔体静电纺丝技能为根底的多场耦合下射流运动调控技能。经过该办法制备的长丝的直径比头发丝还要细,内部却包含了近百根蜘蛛丝细度的纤维,缠满长丝的辊子宣布相似金属般的光泽。博士生二年级,王宇航结合仿真软件对纺丝模具结构能够进行逐渐优化。现在,该项技能已具有了工业化出产微纳米纤维长丝的潜力。一起,他也将精力投入到学术论文的编撰中,现在已投稿学术论文8篇,其间有4篇已选用。他还进一步参加了载药缓释纤维制备及生物资料等有关技能的研讨项目。
本年6月24日,杨卫民教授领衔的立异效果《聚合物熔体纳米纤维绿色高效制作技能及运用》荣获国家技能创造二等奖。王宇航的研讨方向正是该项目技能效果后续的重要展开趋势之一。杨教授鼓舞他进一步将这一技能效果拓宽到工业化范畴,将来做出有价值的产品。以此为方针,王宇航方案规划一套微纳米纤维长丝制备的中试设备,以验证该技能的可行性和工业化潜力。
现在,传统的纺丝技能,如熔融纺丝、湿法纺丝和干法纺丝等,仅能制备出直径在几微米至十几微米之间的纤维所组成的长丝。但是,传统的海岛纺丝技能不只存在环境污染和安全出产的危险,其海相去除进程也很难确保长丝的杰出描摹,且所得长丝的力学性能较差。王宇航深入认识到,科研效果的价值在于实践运用。为了改动这一现状,他将研讨要点进一步聚集于“熔体静电纺微纳米纤维长丝技能及配备”。该项目技能适用于难溶解的聚丙烯与聚酯、可降解的聚乳酸与聚己内酯等热塑性聚合物,微纳米纤维长丝制备速度为500m/min,且制备进程绿色安全环保,已在国家先进功用纤维立异中心取得运用。现在该项目技能已请求创造专利8项,授权5项。
此外,王宇航还参加了高安全自动防护绿色防疫资料及工业运用演示研讨,该项目环绕高性能绿色防疫资料需求,从质料、工艺流程和产品三个方面绿色的全面呼应动身,提出针对可降解聚合物的无溶剂静电成型要害技能开发及非编织空气过滤资料工程演示。课题将从根底理论层面论述决议可降解资料纤维细化的基本规律,提醒可降解资料熔体法静电成型纳米纤维制备机理,为可降解聚酯类资料纳米纤维的制备技能开发供给辅导,稳固我国在可降解资料纳米纤维绿色制作自主研制知识产权系统效果。
前路漫漫亦灿灿,人生海海皆星斗。作为一名博士研讨生,王宇航的科研之路还很长,但他深入理解,搞科研就应当心胸“四个面向”!他将在微纳米纤维长丝的绿色高效制备技能中不断探究立异,为我国这一范畴技能的继续立异做出不懈努力。坚持科研、不断打破,完成本身的愿望,唯有如此,岁月才不算虚度,人生才称得上精彩。(文/张丽丽)