今年初，重慶交通大學綠色航空技術研究院（下稱“綠航院”）與重慶中納科技有限公司（下稱“中納科技”）聯手打造的重慶首個納米纖維新材料生產基地實現規模化投產，該基地生產的中納防水透氣多功能沖鋒衣於近日推向全國。這也意味著綠航院歷時兩年開發出的納米纖維隔膜真正實現了產業化落地。

中納沖鋒衣“牛”在哪？

據了解，傳統沖鋒衣的面料表層覆以由特氟龍或聚氨酯構成的壓層膜或涂層，其透氣性會因孔隙率的原因而受限。另外，在運動中，汗液、油污等污染會導致傳統沖鋒衣表層失去阻水能力。

中納沖鋒衣引入了納米纖維膜作為中間層材料，實現了優異的防水透氣性能。

納米纖維膜是綠航院創新開發的一種多功能“可呼吸性”隔膜新材料，其每根纖維直徑約為人類頭發絲的千分之一，孔隙率高達85%以上，加之獨特的鳥巢式三維多孔結構，使其不僅能夠有效阻止液態水與氣溶膠的滲透，又確保了水蒸氣和空氣的自由通透性，防水性和透氣性均優於傳統拉伸工藝制備的平面多孔膜，同時具有輕質高強、增強增韌、絕熱保溫、防風保暖、高效低阻等優異性能。

“納米纖維膜具有重量輕、滲透性好、比表面積大、孔隙率高等特性，非常適合做功能性紡織材料。”綠航院副院長、中納科技董事長楊大祥表示，我們用納米纖維膜升級替代傳統的拉伸膜，推動了功能性紡織品行業纖維直徑從微米進入納米時代。

為動力電池“量身打造”

據了解，除了在紡織行業有著廣闊市場外，納米纖維膜在新能源領域也有著極大的潛在市場，由納米纖維膜升級而來的納米纖維隔膜更是為新能源動力電池“量身打造”。

隔膜是動力電池的關鍵組件，它將正負兩極分隔開，防止它們因直接接觸而短路﹔在電化學反應時，保持必要的電解液，形成鋰離子移動的通道。可以說，隔膜性能直接影響電池的容量、循環以及安全性等。

相比較當下主流的陶瓷涂覆隔膜，楊大祥帶領團隊自主開發出的納米纖維隔膜，以獨特的三維多孔結構，使其在性能上更進一步：不可燃、受力良好，避免隔膜因破裂等情況，導致電池燃爆﹔孔隙大而均勻，鋰離子得以高效通過，充電更快。同時，這樣的孔隙率還能附合更多電解質，提高電池能量密度，續航時間更長。

楊大祥表示，把納米纖維膜經過裁剪，與正負極材料一起，組裝成扣式電池，對它的綜合性能進行測試，充放電循環五百次以后，它的電池容量是基本不變的，以及它的壽命都有顯著的提升。

產業化背后的創新“秘笈”

靜電紡絲，是規模化制備納米纖維的主要方法之一。

在溶液靜電紡絲研究成果的基礎上，研發團隊還進一步完成了熔融靜電紡絲生產裝備和工藝開發。

“從試驗機開始，小試、中試、一直到規模化生產，溶液靜電紡絲生產裝備歷經了8次迭代。”楊大祥說，在成套設備開發中，我們解決了噴絲頭的設計與加工難題、無支撐薄膜收集和百米長傳輸平台問題、微計量泵均勻供料問題及在線監測和智能控制等難題，“正是通過自主設計制造納米纖維智能化生產裝備，中納科技突破了納米纖維產業化核心技術和工藝，實現了高效、環保、低成本的納米纖維薄膜和長絲的規模化制備，並將其商業化應用到防水透氣多功能服裝隔膜和新能源電池隔膜兩大領域。”

楊大祥表示，目前中納科技已突破溶液納米纖維規模化生產關鍵技術和核心裝備，未來將繼續聯手綠航院，打通納米新材料從原創研發、小試、中試到規模化生產和應用的全產業鏈，打造全球納米科技產業化應用的資源整合中心，為全球客戶提供完整的產品解決方案及完善的產品全生命周期服務。（張艷）

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