轻工学院张美云教授团队在《ACS Nano》等期刊发表高性能纳米纤维功能材料研究成果

近日，澳门皇冠体育_足球比分￥投注app官网轻工科学与工程学院（柔性电子学院）张美云教授团队围绕高性能纸基复合材料与纳米纤维功能材料方面取得了系列研究成果，在自然指数期刊《ACS Nano》等期刊发表多篇学术论文，部分成果如下：

团队总结了PBO纳米纤维（PNF）的制备方法，包括1D纤维、2D薄膜/纳米纸和3D凝胶，介绍了PNF先进材料的构筑策略及其多元化应用研究进展。PNF出色的机械、绝缘和热稳定特性有助于其在电气绝缘、热防护、电池和柔性可穿戴设备等方面的广泛应用。最后，强调了PNF制备与应用的前景和挑战。研究成果以“Poly(p-Phenylene Benzobisoxazole) Nanofiber: A Promising Nanoscale Building Block Toward Extremely Harsh Conditions”发表在《ACS Nano》上，硕士研究生袁宝龙为本文第一作者，杨斌副教授、张美云教授为通讯作者。

图1 PBO纳米纤维的特性、多维度材料构筑及应用

团队通过氢键组装、模具成型和凝胶填充工艺，成功制备了集微波吸收与隔热阻燃于一体的芳纶纳米纤维吸波蜂窝。蜂窝展示了良好的力学性能，其比强度和韧性分别是商用微波吸收蜂窝的3.5倍和19倍。同时蜂窝具有优异的微波吸收性能，厚度仅为3.5 mm，RLmin达-62.5 dB。值得注意的是，MAAH还具有出色的红外热隐身、吸音和阻燃性能，在航空航天和军事隐身等领域具有广阔的应用前景。研究成果以“Resin-free Aramid Honeycombs with Extraordinary Microwave Absorption, Thermal insulation, Flame Retardant and Mechanical Performance”发表在《Journal of Materials Science & Technology》上。博士研究生孙浩为本文第一作者，杨斌副教授、张美云教授为通讯作者。

图2：多功能无树脂芳纶吸波蜂窝

团队报道了由间位芳纶纸为基体，MXene和碳纳米管为导电填料，通过传统的造纸工艺和剪纸结构设计制作而成的双功能复合纸。不同维度的填料在复合纸中协同作用，使得双功能kirigami复合纸（DFKP）具有理想的柔性和透气性、出色的导电性（1245.7 S/m）和优异的延展性（612.1%），在可穿戴运动传感和电热理疗的应用中表现出良好的适用性。研究成果以“Dual Functional Kirigami Paper for Simultaneously Motion-Monitoring and Electrothermal Heating”发表在《Nano Research》上。博士研究生刘佳伟为本文第一作者，杨斌副教授、张美云教授为通讯作者。

图3：用于运动监测和电热理疗的双功能复合纸

团队受ACS Applied Materials & Interfaces期刊邀稿，在“Functional Aerogels”专栏发表综述，全面探讨了不同维度ANF气凝胶的制备、性能、应用进展、挑战和前景。该文章首先总结了ANF分散液的流变特性，不同的制备策略，以及ANF气凝胶的干燥方法。然后，评述了各种形态的ANF气凝胶的独特性质以及基于这些性质的突出优势，并对柔性保温、环保、储能等领域的多功能应用进展进行了总结。最后，探讨了ANF气凝胶的主要挑战和前景，为进一步从实验室规模到工业规模的发展提供了见解。相关内容以“Innovations Progress in Emerging Multifunctional Aramid Nanofiber Aerogels”为题目，发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上，硕士研究生王伊帆是第一作者，杨斌副教授、张美云教授为通讯作者。

图4：ANF气凝胶的形貌、性能及其应用

团队将苯并咪唑二胺引入到芳香族聚酰胺中，通过自下而上法得到了高溶解度、良好加工性能的杂环芳纶溶液，并采用流延法制备了杂环芳纶薄膜。该薄膜的拉伸强度、储能模量和击穿强度分别达到162 MPa、8 GPa、90.14 kV/mm，有望用于高性能绝缘材料。同时，将杂环芳纶溶液引入油包油乳液模板中，利用杂环芳纶包覆相变材料十八烷，进一步通过涂布法和湿法纺丝制备了杂环芳纶/十八烷复合相变薄膜和相变纤维，在温度调节、红外隐身及热管理等领域具有广阔应用前景。研究工作拓宽了芳纶复合材料的加工成型方法，为芳纶基功能材料构筑提供了新思路。相关内容发表在《Materials Letters》和《Chemical Engineering Journal》上，主要工作由硕士研究生许文龙完成，谭蕉君副教授为通讯作者。

图5：自下而上法制备杂环芳纶薄膜

图6：油包油乳液模板法制备杂环芳纶基相变薄膜/纤维

附论文列表：

[1] Baolong Yuan, Bin Yang*, Ping Xu, Meiyun Zhang*, Poly(p-Phenylene Benzobisoxazole) Nanofiber: A Promising Nanoscale Building Block Toward Extremely Harsh Conditions, ACS Nano, 2025, 19(2), 1981-2012. (SCI 1区，IF：15.8)

[2] Hao Sun, Meiyun Zhang*, Dexian Ji, Cong Ma, Baolong Yuan, Ronghua Feng, Jiaojun Tan, Bin Yang*. Resin-free Aramid Honeycombs with Extraordinary Microwave Absorption, Thermal insulation, Flame Retardant and Mechanical Performance, J Mater. Sci. Technol., 2025. (SCI 1区， IF：11.2)

[3] Jiawei Liu, Bin Yang*, Hui Zhang, Yonghao Ni, Meiyun Zhang*. Dual Functional Kirigami Paper for Simultaneously Motion-Monitoring and Electrothermal Heating, Nano Res., 2025，233,132:143 (SCI 1区，IF：9.6)

[4] Bin Yang*, Yifan Wang, Ruiting Yang, Ronghua Feng, Meiyun Zhang*. Innovations Progress in Emerging Multifunctional Aramid Nanofiber Aerogels, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2025, 17(9), 13302-13323. (SCI 2区，Top期刊，IF：8.5)

[5] Xu Wenlong, Tan Jiaojun, Du Shengjing, Zhang Meiyun, Song Shunxi, Yang Bin, Nie Jingyi. Large-Scale, Bottom-up Preparation of Heterocyclic Aramid Films for Insulating Materials. Mater. Lett., 2025. 382, 137897. (SCI 4区，IF：2.7)

[6] Tan Jiaojun, Xu Wenlong, Du Shengjing, Xu Jinge, Zhang Meiyun, Song Shunxi, Yang Bin, Nie Jingyi, He Hui. Flexible and Robust Aramid/Octadecane Phase Change Materials from Nonaqueous Emulsion Template Towards Efficient Thermal Storage and Camouflage. Chem. Eng. J., 2024. 500, 157240. (SCI 1区，Top期刊，IF：13.4)

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c14912

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.02.025

https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907428

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c22206

https://doi.org/10.1016/j.matlet.2024.137897

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.157240

（核稿：刘国栋 编辑：赵诚）