近日，我校材料学院本科生胡茜、程亮以共同第一作者在国际材料学领域权威期刊ACS Applied Polymer Materials上，发表了题为“Sustainable Recycling of Waste Para-aramid Fabric into Polyarylate Nanofiber Sealed High Performance Insulation Paper”的学术论文。武汉纺织大学材料学院为该论文的第一署名单位，材料学院王桦/王罗新团队熊思维副教授为论文的指导老师和通讯作者。
图1：PPTA-f/PAR纳米复合纸的界面结合机制及微观形貌表征
随着高性能纤维材料在防护、航空航天及电子信息等领域的广泛应用，聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）纤维的废弃量逐年攀升。然而，其分子链中密集的芳环与酰胺键赋予其极强的化学与生物惰性，传统填埋与焚烧处理方式不仅造成资源浪费，更带来潜在环境风险。本研究创新性地提出一种绿色、高值化的回收策略，在不破坏废旧织物宏观结构的前提下，以废弃PPTA织物为增强骨架，以自制的聚芳酯（PAR）纳米纤维为界面功能单元，通过湿法球磨结合原位热焊接工艺，构筑了具有三明治结构的PPTA-f/PAR纳米复合绝缘纸。该材料在机械强度、电气绝缘、热稳定性及阻燃性能等方面均展现出显著优势，其击穿强度高达40 kV/mm，较传统芳纶纸提升61.2%，极限氧指数（LOI）达31.4%，热分解温度提升至582.2 ℃。此外，该复合纸在200 ℃热老化及反复弯折后仍保持优异的电气绝缘性能，并具备良好的机械回收能力，实现了高性能与可回收性的协同统一。
图2：PPTA-f/PAR纳米复合纸的电气绝缘与耐弯折性研究
基于氢键与π-π堆积的协同作用，PPTA-f/PAR纳米复合纸构建了强健的分子界面，PAR纳米纤维在高温热压过程中形成致密连续的膜层结构，有效填充PPTA织物内部孔隙，显著降低材料的孔隙率。该结构不仅增强了界面结合强度，还通过致密的绝缘网络抑制电树枝的发展，实现了电气强度与机械韧性的同步提升。该成果在保留废旧芳纶织物宏观结构的基础上，实现了材料绝缘、耐热与力学性能的协同提升，可广泛应用于高压电机、变压器绝缘、柔性电子、航空航天高温绝缘部件等领域，为芳纶材料的闭环回收与高效利用提供了全新设计思路，契合“双碳”目标下绿色制造与循环经济的发展需求。
图3：PPTA-f/PAR纳米复合纸的热性能与阻燃性研究
据悉，材料学院高度重视本科生的科研创新能力培养，通过实施“本科生学业导师”制度，为每一位有科研兴趣的学生配备专业导师，引导学生深度参与科研项目，系统培养科研思维与实践能力。学院将持续为学生提供更多高水平科研平台与机会，鼓励本科生投身前沿研究，着力培育更多具备创新精神和实践能力的优秀人才。
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