纳米纤维，广义上指的是直径小于1μm的超细纤维，凭借其超轻、超细以及高比表面积的特性，在航天领域的复合材料、生命科学的组织工程，以及纺织前沿的柔性电子皮肤等多个领域都展现出了巨大的应用潜力。而微纳米纤维长丝，作为这类纤维的取向集合体，不仅继承了微纳米纤维的所有优点，还能与中国数千年的传统织造技艺相融合，因此被视为纤维科学领域重点发展的前沿材料。
王宇航
北京化工大学机电工程学院的博士研究生王宇航，正是围绕微纳米纤维长丝的绿色制备工业化技术开展研究。据其团队介绍，目前微纳米长丝尚未真正应用到产业中，这主要归因于两点：一是传统海岛纺丝过程中大量使用有机溶剂，具有环境污染的隐患与安全生产的风险；二是长丝的力学性能不佳，限制了其应用领域。在导师杨卫民教授的指导下，王宇航通过温度－气流－电场耦合的射流运动调控技术，在推动微纳米纤维长丝绿色工业化方向上取得了重要进展。
逐光而行 创新科研
1998年出生的王宇航，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，他就通过了学校的精英计划，获得了硕博连读的机会。当时，他跟随导师杨卫民教授，参与到了北京化工大学高分子材料加工成型与先进制造英蓝实验室的科研项目中，其中一项就是关于井下防尘呼吸面罩的研究。这段经历不仅让他学到了珍贵的技术知识，还磨砺了他在面对科研项目时沉稳的耐心。
进入研究生一年级后，在导师指点下，王宇航选择了微纳米纤维纱线的绿色制备作为自己的研究方向。他从查阅资料、整理综述开始，到实验初探、改善实验方案，一步一个脚印，全身心投入到了研究中。但整个一学年下来，熔体电纺纱线的制备难有进展，迟迟打不开局面让他倍感焦虑。
研二下学期，一次偶然的机会中，王宇航在清理实验设备时，用塑料棍轻轻扫过旋风装置旁散落的纤维，意外地发现了一小节由纤维加捻形成的纱线。尽管纱线样品十分粗糙、但这次微小的发现让他兴奋不已，启示他旋转流场可以作为聚拢与加捻纤维的核心作用力。他将这一发现报告给导师，并在其指导下，通过改进设备与工艺，成功实现了熔体电纺纱线从零到一的突破。守得云开见月明，这次蜕变极大地鼓舞了他的科研热情。
博士研究生阶段，在团队帮助下，王宇航前往国家先进功能纤维创新中心学习。经过与纤维中心的同仁们深入交流后，他历时近半年的试错与方法改进，开创了一种全新的微纳米纤维长丝制备方法——即以熔体静电纺丝技术为基础的多场耦合下射流运动调控技术。通过该方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，缠满长丝的辊子发出类似金属般的光泽。博士生二年级，王宇航结合仿真软件对纺丝模具结构进行进一步优化。目前，该项技术已具备了工业化生产微纳米纤维长丝的潜力。同时，他也将精力投入到学术论文的撰写中，目前已投稿学术论文8篇，其中有4篇已录用。他还进一步参与了载药缓释纤维制备及生物材料等相关技术的研究项目。
王宇航
王宇航（左）、王晓辉
今年6月24日，杨卫民教授领衔的创新成果《聚合物熔体纳米纤维绿色高效制造技术及应用》荣获国家技术发明二等奖。王宇航的研究方向正是该项目技术成果后续的重要发展方向之一。杨教授鼓励他进一步将这一技术成果拓展到工业化领域，将来做出有价值的产品。以此为目标，王宇航计划设计一套微纳米纤维长丝制备的中试设备，以验证该技术的可行性和工业化潜力。
杨卫民教授（右）和王宇航
产业应用 创造价值
目前，传统的纺丝技术，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。然而，传统的海岛纺丝技术不仅存在环境污染和安全生产的风险，其海相去除过程也难以保证长丝的良好形貌，且所得长丝的力学性能较差。王宇航深刻认识到，科研成果的价值在于实践应用。为了改变这一现状，他将研究重点进一步聚焦于“熔体静电纺微纳米纤维长丝技术及装备”。该项目技术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，且制备过程绿色安全环保，已在国家先进功能纤维创新中心获得应用。目前该项目技术已申请发明专利8项，授权5项。
此外，王宇航还参与了高安全主动防护绿色防疫材料及产业应用示范研究，该项目围绕高性能绿色防疫材料需求，从原料、加工过程和产品三个方面绿色的全面响应出发，提出针对可降解聚合物的无溶剂静电成型关键技术开发及非织造空气过滤材料工程示范。课题将从基础理论层面阐述决定可降解材料纤维细化的基本规律，揭示可降解材料熔体法静电成型纳米纤维制备机理，为可降解聚酯类材料纳米纤维的制备技术开发提供指导，巩固我国在可降解材料纳米纤维绿色制造自主研发知识产权体系成果。
前路漫漫亦灿灿，人生海海皆星辰。作为一名博士研究生，王宇航的科研之路还很长，但他深刻明白，搞科研就应当心怀“四个面向”！他将在微纳米纤维长丝的绿色高效制备技术中不断探索创新，为我国这一领域技术的持续创新做出不懈努力。坚持科研、不断突破，实现自己的梦想，唯有如此，年华才不算虚度，人生才称得上精彩。（文／张丽丽）
