纳米技术自问世和兴起以来，便备受世界各国重视。在中国，它既是摆脱关键材料与技术困境的根本性举措，也是制造业升级的必然方向。作为纳米世界的一员——纳米纤维，以其广泛的用途闻名于世，可独立使用或与微米级纤维材料复合使用，在气/液过滤、生物医疗、 电子传感、能源环境等领域，都有其“用武之地”。 制造是应用的前提。纳米纤维的制造方法有很多，但静电纺丝法，以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。
在中国，有这样一位静电纺丝技术与应用的探索者，她，不忘初心，在埋首探索中耕耘16载；她，开拓创新，在披荆斩棘中引领变革，无论是技术创新还是成果运用，都有她的身影，她就是——武汉纺织大学纺织科学与工程学院刘延波教授。 不忘初心，在技术探索中扬帆起航 记住曾经的梦想，并为之而奋斗。在静电纺丝的探索路上，刘延波走的坚定而执着。从对静电纺丝过程原理进行系统研究、到对现有静电纺丝技术进行改善，再到创造性地提出“模块式组合静电纺”“分形静电纺”“曲面交错静电纺”“漫流式静电纺”“多叶片静电纺”以及“闪电纺”等规模化静电纺丝技术，她所从事的研究始终是围绕如何实现纳米纤维的宏量制备开展的。 知不足而奋进。刘延波针对现有各种静电纺丝过程进行了建模和电场强度、流体力学数值模拟研究，发现了现有静电纺丝过程中电场强度分布的科学规律，针对电场强度与分布均匀性提出了多项改进措施，并分别通过理论模拟和电纺试验论证了提出的改进措施的理论正确性和实际可行性。其中，最佳改善措施可使电场强度提高82.9%，使电场强度CV值降低到1.1%。这种电场强度的改善可有效提高电压利用率、降低生产成本并提高纳米纤维制备效率，同时获得结构比较均匀一致的纳米纤维和电纺膜产品。 没有创新，就没有技术的变革。在刘延波的蓝图中，创新才是技术发展的“发动机”。所以，在前期对现有静电纺丝技术的系统研究基础上，她发现问题、总结规律、不断创新。 每一项技术的突破，都意义重大。如分形静电纺丝技术可获得更高的电场强度和更好的电场分布均匀性，降低纺丝电压和空气击穿风险，降低能耗和过程成本，提高纳米纤维细度和均匀性，提高电纺膜结构均匀性和产量；多叶片环状静电纺丝技术，与单针头相比，纳米纤维产率可提高3～6倍，此外，由于多叶片棱边的存在，导致电场强度提高，临界纺丝电压降低，利于节省电能、降低成本，也降低了空气击穿、引发安全事故的几率。 值得关注的是，刘延波发明的闪电静电纺丝技术。这项技术可以被称之为未来的技术。它从静电纺丝原理上兼具了毛细式静电纺丝技术（包括针头式、微孔式和喷嘴式静电纺）和非毛细式静电纺丝技术（包括各类无针头式静电纺）的优势，摒弃了二者的缺点，从技术层面上具有可控喂液、低电压、低能耗、高安全以及连续、稳定、优质、高产的特点，引领了未来静电纺丝技术新趋势。 方得始终，在应用实践中开拓前行 任何科研成果，都是以应用为第一目标。刘延波的静电防丝技术，早已拉开了应用的序幕。从锂离子电池隔膜、防水透湿膜到再生人发胶原蛋白组织工程支架再到高效低阻空气过滤材料，静电纺织技术走向了“实战”的战场。 锂离子电池隔膜。锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液及外壳组成其中隔膜起到隔离正负极，防止短路，同时允许锂离子顺畅通过的作用。 刘延波利用Von Koch分形曲线静电纺丝技术制备了Al2O3@PI/PE/Al2O3@PI纳米纤维复合隔膜，以及SiO2@PI/m-PE/SiO2@PI 纳米纤维复合隔膜，两种产品均具较高的孔隙率、吸液率，对电解液的润湿性、热稳定性能以及电化学性能和电池性能，可实现低温热闭孔功能，已成功应用于锂离子电池隔膜的制备，并有望用于电动汽车锂离子电池中。
防水透湿膜。高端冲锋衣、防护服、风雨衣、运动服的核心组份是防水透湿膜，而这一需求正与电纺纳米纤维的特性相适应。 刘延波利用多针头交叉静电纺丝技术，辅以热轧粘合技术制备了PVDF/PVDF-HFP静电纺纳米纤维复合膜，其具有较好的机械强力、优异的耐静水压性能和透湿性能，是高端防护服等服饰防水透湿膜的首选技术。 再生人发胶原蛋白组织工程支架。角蛋白是细胞内细胞骨架蛋白。人发角蛋白源于人类，具有良好的生物降解性、优异的生物相容性以及细胞相互作用位点，可以促进人皮肤或纤维细胞和白细胞的粘附。 刘延波团队将再生人发角蛋白与γ-PGA混合静电纺丝成功的制备了γ-PGA/角蛋白支架，并利用EDC （一种碳二亚胺酯，也是一种羧基活化剂）进行了耐水解交联处理，在此基础上再用NHS形成更稳定的酯，增强EDC交联产物的稳定性。 体外细胞培养实验表明，γ-PGA/角蛋白电纺支架可促进细胞增殖和粘附，人发角蛋白的加入可以提高电纺膜的生物相容性。因此，γ-PGA/人发角蛋白电纺支架在组织工程领域具有广阔的应用前景。 高效低阻空气过滤材料。随着全球工业化进程的不断加快，环境受到了严重的破坏，尤其是大面积的雾霾，更是严重威胁了人类的健康。 防霾口罩成为生活的日常，荷电纳米纤维材料更柔软、更亲肤。具有高效低阻特点，耐久性好，用作防霾口罩时佩戴舒适性好。 刘延波采用静电纺丝和静电驻极相结合的技术，对含有驻极体的PVDF和/或PI电纺纳米纤维材料进一步实施静电驻极，在32L/min的测试速率下，驻极体掺杂电纺膜过滤效率可达95%以上，但过滤阻力只有15.3～32Pa，可满足防霾口罩佩戴舒适性要求。 即使在85L/min的测试风速下，所得静电驻极电纺膜过滤效率高达99%以上，但过滤阻力只有70～90Pa，完全满足空气净化器要求。 在心里种花，人生就不会荒芜。所以，在纳米纤维的探索路上，刘延波一直全力以赴，拼搏奋斗。未来的她，将继续不忘初心，开拓前行，用更多的成果，助力中国纳米纤维事业的发展。
专家简介 刘延波，武汉纺织大学纺织科学与工程学院教授，江苏省“双创人才”，享受国务院政府特殊津贴专家。主持/参与国家自然科学基金项目5项、省部级项目5项，主持横向项目20余项，发表论文120余篇，获授权欧洲发明专利1件，中国发明专利16项。主编出版英文著作1部，主持编写国家/省部 级“十四五”规划教材及专著4部。曾获天津市科技进步奖一等奖、二等奖，江苏省科学技术奖三等奖，中国纺织工业联合会科学技术进步奖一等奖，教学成果奖特等奖和二等奖。由于她在材料学和其它学科交叉领域研究的杰出贡献，于2023年11月获得了瑞典IAAM（国际先进材料协会）的青年科学家奖。
责任编辑：赵娜
