编者按
在中国纺织工业高质量发展的关键期,青年人才既是创新生力军,更是薪火传承者。在中国纺织工程学会青年人才托举工程的沃土上,一批青年纺织人以锐气和实干,在纤维材料创新、绿色制造升级、智能技术应用等赛道上留下鲜明足迹。
为此,本报专访了经该学会推荐、入选第十届中国科协青年人才托举工程的6位纺织领域青年科技工作者。让我们一同感受科技新青年与纺织共生长的力量。
在航空航天领域,材料轻量化的每一步突破都牵动着产业升级的脉搏。作为青年人才托举工程入选者,东华大学纺织科技创新中心副研究员、硕士生导师李昶,以碳纤维表界面调控技术为研究支点,在航空级纺织复合材料领域深耕不辍,用纺织人的智慧为破解航空材料“卡脖子”难题作出贡献。
以“纤”筑梦 破解航空材料界面难题
“碳纤维复合材料的表界面技术及相关应用,是纺织材料界面科学在高端制造领域的延伸。”李昶开门见山地点明研究的核心逻辑。他长期聚焦的航空级碳纤维及其复材表界面浸润与黏附性能研究,正是瞄准了航空航天制造业“结构轻量化”的核心需求——通过优化碳纤维与树脂基体的界面结合,让轻质材料保持高强度,为低空飞行器、直升机等航空装备提供关键材料技术支撑。
碳纤维被誉为“黑色黄金”,但它的理化性质极不活泼,就像“傲娇的舞者”,与树脂基体的“配合”始终存在隔阂。“这就好比纺织面料的染色过程,纤维表面的亲和性直接决定最终效果。”李昶打了个比喻,“如果碳纤维与树脂的界面浸润不良,复合材料就会像缝合不牢的布料,受力时容易分层、断裂,无法满足航空级强度要求。”更具挑战的是,制成复合材料后,其表面仍难以直接与其他构件黏连,成为复杂航空部件制造的“拦路虎”。
他的研究正是为这些“舞者”定制“舞步”:通过电化学处理、等离子体处理、纳米涂层等表界面调控技术,让碳纤维或碳纤维复材表面形成活化层,显著提升界面浸润性与黏附力。在Matter、Int. Mater. Rev.、Composite Structures等国际高水平期刊发表的20余篇论文中,李昶系统阐述了界面结合或破坏机制,其中1篇入选ESI高被引论文,为行业提供了重要理论支撑。
谈及研究与纺织工业新定位的契合点,李昶认为,航空级碳纤维复合材料的研发深刻诠释了“科技驱动”与“绿色发展”的深度融合。“一方面,我们通过纺织材料改性技术提升航空材料性能,体现了纺织工业向高端制造领域的科技延伸;另一方面,界面调控技术使轻质材料高强化,能够减少材料用量、降低航空器能耗,这正是绿色发展的生动实践。”
韧性扎根 在创新沃土上蓄力成长
“青年学者就像刚上浆的纤维,既有韧性,又能快速适应新环境。”李昶这样形容青年科研者的特质。在他看来,青年学者推动纺织技术创新的优势,正源于这份“韧性”与“适应性”。
充沛的精力让他能全身心投入研究。“表界面技术有效性的验证流程很长,涉及纤维制造、纤维力学实验、复材制备流程、复材力学实验,实验常常需要集中精力连续高强度加班工作,年轻就是资本,我可以守在设备前记录每一个数据变化。”李昶笑称,正是这种“沉浸式”研究,让他捕捉到了碳纤维及复材制造过程中的关键参数变化,为界面调控技术突破提供了重要依据。
对新技术的敏感则让他跳出传统思维。“在求学阶段,我曾接触过一些前沿领域制备功能材料时用到的表面技术。这些技术或许可以推广至航空结构材料,用于增强界面结合,甚至是实现结构功能一体化”这种跨界联想,让他将新兴技术应用于航空级碳纤维及复材的界面调控,探究出了适配国产碳纤维、树脂及其复材体系的表面处理方法及参数,使复合材料结构的断裂韧性显著提升。
一线实验的积累,更让他的理论研究落地有根。“从碳纤维原丝制备到复合材料成型,每个环节我都在实验线上操作过,并与相关生产企业保持长期的密切交流合作,我知道产业真正的痛点在哪里。”李昶回忆,曾有企业反映热塑性上浆剂与国产碳纤维适配性较差的问题,他到生产线上查找问题,团队与生产线操作工人、技术人员深入交流,对比分析上百组数据,通过科学手段与工程手段相结合的方式,很大程度缓解了问题。
平衡理论与产业需求,李昶有自己的“方法论”:“基础研究要像纤维纺丝一样‘拉得细、拉得匀’,聚焦表界面结合机理等核心科学问题;应用研究则要像面料织造一样‘接得牢、用得好’,紧扣企业生产中的实际难题。”他主持的中央高校基本科研业务费项目、上海市白玉兰人才计划浦江项目,既包含界面结合能计算、力学性能-关于参数的数学建模建立等理论研究,也涵盖了国产碳纤维上浆工艺优化、复材成型应用技术优化等工程化应用内容,实现了“从实验室到生产线”的无缝衔接。
乘托举之力 织就高端材料创新蓝图
“入选青年人才托举工程,就像给研究装上了‘助推器’。”李昶坦言,这份支持不仅是资源的注入,更是平台的拓展与视野的提升。
在科研资源方面,托举工程带来的“背书效应”让他获得了更多支持。通过中国纺织工程学会搭建的桥梁,李昶获得了与更多航空制造企业、纺织材料生产厂商接触、合作的机会。“以前是我们有技术找企业推广应用,现在是有明确技术需求的企业主动来对接。”他笑着说,这种转变让研究更接地气。
对个人学术生涯而言,托举工程的影响更为深远。“它帮我快速完成了从‘科研人员’到‘科研管理者’的角色转变。”这种成长,也为他成功申请更多科技项目奠定了坚实基础。谈及未来的研究目标,李昶的规划清晰而坚定:“短期聚焦技术落地,中期突破核心工艺,长期构建标准体系。”
在技术落地方面,他计划将团队的碳纤维深度表面处理技术研究成果全面应用于国产碳纤维生产线。“目前我们的技术已在部分企业的千吨级T700、T800碳纤维生产线试用,下一步我们要解决更大规模生产或更高强度纤维生产中的稳定性问题,将技术推广至万吨产能生产线,并用于T1000、T1100等更高级别的碳纤维规模化生产技术研发。”
核心工艺突破则瞄准“卡脖子”环节。“我国在干喷湿纺碳纤维生产技术上实现了重大突破,而与航空级碳纤维复材体系配套的上浆剂优化、复材用树脂复配、胶黏剂连接等树脂相关工艺的国产化水平仍有待于提高。”李昶补充道,响应国家产业链内循环的政策引领,他的团队参与了相关企业牵头的国家发展和改革委员会重大攻关专项等,与企业深度合作开展应用技术研究,发挥他们在纤维-树脂界面调控研究领域的专长,突破“卡脖子”工艺的国产技术瓶颈,致力于将相关国产产品性能提升至世界领先水平。
构建标准体系是长远目标。“纺织材料进入航空领域,必须有统一的评价标准,建立从纤维到构件的全链条标准体系,将为纺织材料与技术在高端制造领域的应用提供“指南针”。
在纺织行业面临国际竞争与技术变革的背景下,李昶认为青年人才的“排头兵”作用,体现在“技术攻坚”与“跨界拓界”两个维度。“一方面,我们要突破高端碳纤维及配套材料的制备、表界面调控等‘卡脖子’技术,实现国产化替代;另一方面,要像拓展碳纤维应用领域一样,把纺织材料与技术推向航空、医疗、新能源等更多新赛道。”
他看好纺织行业“高端化、功能化、智能化”的未来趋势,尤其强调AI与数字化的融合。李昶认为,青年学者既要扎根纺织材料的本源技术,又要主动拥抱AI、数字化等前沿技术。“每一根纤维都有着更高更强的追求,纺织人的创新也永无止境。”他说。





