陶瓷纤维具有耐高温、导热系数低、化学稳定性好等优点,是航空航天、国防军工、个体防护等领域中关键的高温隔热材料。当纤维直径细化至0.5μm以下时,可赋予材料超小孔径、超高孔隙率等结构优势,使其在高温隔热等领域展现出巨大的应用潜力。针对静电纺丝法制备陶瓷超细纤维生产速度慢、杂化纤维转化率低,以及所制备陶瓷材料脆性大、无法直接加工成絮片材料等问题,“柔/弹陶瓷超细纤维材料的产业化关键技术及应用”项目团队对其纺丝技术展开探索,并成功制备具有优异柔性、超弹特性的陶瓷纤维絮片。该项目由东华大学、嘉兴富瑞邦新材料科技有限公司、上海诚格安全装备集团有限公司共同完成,获得2023年“纺织之光”中国纺织工业联合会科学技术奖技术发明一等奖。
突破陶瓷超细纤维生产技术瓶颈
项目团队通过4项关键技术创新,成功解决了当前陶瓷超细纤维难以宏量化生产、无法直接加工成絮片材料等应用难题。首先,项目团队建立了低弧度液面的高效纺丝理论体系,发明了基于宽内径喷口的多射流纺丝技术,大幅提升了单喷口射流数量,实现了超细纤维的高速宏量制备;其次,开发了低分子量、低含量聚合物的聚合物/无机胶粒纺丝液配方,在保证高固含量的同时显著提升了无机组分含量,实现了高无机组分杂化纤维的高效转化;发明了高无机成分超细纤维材料的产业化一步成型工艺,实现了三维网状结构蓬松纤维絮片的规模化生产;研发了柔/弹陶瓷超细纤维絮片的快速煅烧成型技术,创制出具有优异柔性、超弹特性的陶瓷纤维絮片,解决了陶瓷纤维材料脆性大、易断裂的难题。
实现高效大规模生产
该项目集成开发了超细纤维的成套生产装备,建成了具有自主知识产权的超细纤维示范生产线,实现了陶瓷超细纤维的高效大规模生产,推动了我国陶瓷纤维产业结构升级,提升了整个行业的发展水平,增强了国际竞争力。所研发的一系列基于柔/弹陶瓷超细纤维材料的消防隔热服、飞行器隔热罩、武器防护材料和飞行器电池隔热套等产品及装备,已应用于应急救援、国防军工、新能源等领域。
项目主要完成人之一、东华大学纺织科技创新中心研究员丁彬表示,纺织之光基金会多年来支持行业新技术研发并奖励突破性成果,积极推动了纺织行业各领域的创新与升级,为行业技术革新注入了持久动力。展望未来,项目团队也将继续瞄准行业痛点、难点展开新技术探索,并不断推动研究成果的产业化落地。
陶瓷纤维具有耐高温、导热系数低、化学稳定性好等优点,是航空航天、国防军工、个体防护等领域中关键的高温隔热材料。当纤维直径细化至0.5μm以下时,可赋予材料超小孔径、超高孔隙率等结构优势,使其在高温隔热等领域展现出巨大的应用潜力。针对静电纺丝法制备陶瓷超细纤维生产速度慢、杂化纤维转化率低,以及所制备陶瓷材料脆性大、无法直接加工成絮片材料等问题,“柔/弹陶瓷超细纤维材料的产业化关键技术及应用”项目团队对其纺丝技术展开探索,并成功制备具有优异柔性、超弹特性的陶瓷纤维絮片。该项目由东华大学、嘉兴富瑞邦新材料科技有限公司、上海诚格安全装备集团有限公司共同完成,获得2023年“纺织之光”中国纺织工业联合会科学技术奖技术发明一等奖。
突破陶瓷超细纤维生产技术瓶颈
项目团队通过4项关键技术创新,成功解决了当前陶瓷超细纤维难以宏量化生产、无法直接加工成絮片材料等应用难题。首先,项目团队建立了低弧度液面的高效纺丝理论体系,发明了基于宽内径喷口的多射流纺丝技术,大幅提升了单喷口射流数量,实现了超细纤维的高速宏量制备;其次,开发了低分子量、低含量聚合物的聚合物/无机胶粒纺丝液配方,在保证高固含量的同时显著提升了无机组分含量,实现了高无机组分杂化纤维的高效转化;发明了高无机成分超细纤维材料的产业化一步成型工艺,实现了三维网状结构蓬松纤维絮片的规模化生产;研发了柔/弹陶瓷超细纤维絮片的快速煅烧成型技术,创制出具有优异柔性、超弹特性的陶瓷纤维絮片,解决了陶瓷纤维材料脆性大、易断裂的难题。
实现高效大规模生产
该项目集成开发了超细纤维的成套生产装备,建成了具有自主知识产权的超细纤维示范生产线,实现了陶瓷超细纤维的高效大规模生产,推动了我国陶瓷纤维产业结构升级,提升了整个行业的发展水平,增强了国际竞争力。所研发的一系列基于柔/弹陶瓷超细纤维材料的消防隔热服、飞行器隔热罩、武器防护材料和飞行器电池隔热套等产品及装备,已应用于应急救援、国防军工、新能源等领域。
项目主要完成人之一、东华大学纺织科技创新中心研究员丁彬表示,纺织之光基金会多年来支持行业新技术研发并奖励突破性成果,积极推动了纺织行业各领域的创新与升级,为行业技术革新注入了持久动力。展望未来,项目团队也将继续瞄准行业痛点、难点展开新技术探索,并不断推动研究成果的产业化落地。