近期，我校輕工科學與工程學院（柔性電子學院）張美云教授團隊楊斌副教授課題組圍繞納米纖維基電氣絕緣材料和先進固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域取得重要進展，相關(guān)成果發(fā)表于自然指數(shù)期刊Adv Funct Mater和ACS Nano上。

1. 新型微/納纖維雙網(wǎng)絡(luò)復合芳綸紙在機械與電絕緣性能上取得協(xié)同提升

電氣絕緣材料是確保電氣系統(tǒng)運行安全和能源效率優(yōu)化的基石，廣泛應(yīng)用于超高壓變壓器和驅(qū)動電機等關(guān)鍵領(lǐng)域。當前，紙基絕緣材料因其輕質(zhì)、高介電強度和可設(shè)計性而備受關(guān)注，但傳統(tǒng)聚間苯二甲酰間苯二甲胺（PMIA）絕緣紙存在結(jié)構(gòu)疏松、機械性能差和介電強度低的問題，而芳綸納米纖維（ANF）紙雖具有優(yōu)異的拉伸強度和介電性能，卻因纖維節(jié)點固定、難以通過滑移耗散能量，導致撕裂強度極低，易發(fā)生脆性斷裂，嚴重限制其在高電壓和極端環(huán)境下的應(yīng)用。

團隊通過設(shè)計微/納米雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化微米級PMIA纖維與納米級ANF網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點強度與密度，實現(xiàn)了撕裂強度與介電強度的協(xié)同提升。該復合材料的撕裂強度達到1899 mN，同時介電強度高達82.8 kV/mm，顯著改善了傳統(tǒng)ANF紙極易撕裂的難題，并在高溫、低溫和腐蝕性環(huán)境中表現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性，為新型極端環(huán)境電氣設(shè)備提供了理想的絕緣材料解決方案。相關(guān)論文以“Micro/Nanofiber-Network Assembled Aramid Paper with Excellent Mechanical and Electrical Insulating Properties”為題，發(fā)表在ACS Nano上，碩士研究生王伊帆是主要完成人，楊斌副教授是通訊作者。

2. 分子橋接與界面縫合策略破解固態(tài)電池核心難題構(gòu)筑超薄強韌復合電解質(zhì)

邁向更高能量密度與本征安全是儲能技術(shù)發(fā)展不懈的追求。固態(tài)鋰金屬電池被寄予厚望，但其核心組件——固態(tài)電解質(zhì)卻面臨一個根本性悖論：剛性無機陶瓷電解質(zhì)雖能物理阻擋鋰枝晶穿刺，卻因脆性大、界面接觸差，易導致電池失效；而柔性聚合物電解質(zhì)雖界面兼容性好、易于加工，但其室溫離子電導率低、機械強度弱，無法有效抑制枝晶生長，同樣存在安全隱患。這一“剛性”與“柔性”的性能矛盾，如同“魚與熊掌”，嚴重制約了固態(tài)電池的商業(yè)化進程。

團隊以具有優(yōu)異力學性能和豐富表面官能團的先進納米纖維作為關(guān)鍵分子橋與界面縫合劑，利用其三維納米網(wǎng)絡(luò)骨架，在納米尺度上將柔性的PEO與剛性的LLZTO無縫“縫合”成一個協(xié)同互鎖的整體結(jié)構(gòu)，成功研制出一種兼具超薄厚度、卓越機械強度與高離子電導率的復合固態(tài)電解質(zhì)。該研究成果以題為“A Synergistically Interlocked Ultrathin yet Robust Composite Electrolyte for Solid-State Lithium Metal Batteries”發(fā)表于國際權(quán)威期刊Advanced Functional Materials，碩士研究生何佳樂是主要完成人，楊斌副教授是通訊作者。

開發(fā)的復合固態(tài)電解質(zhì)厚度僅約3微米，卻展現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能。室溫離子電導率高達0.68 mS/cm，鋰離子遷移數(shù)提升至0.6，保障了電池的高效運行與快速充放電能力；電化學穩(wěn)定窗口拓寬至5.7 V（vs. Li?/Li），可直接匹配高能量密度的NCM811等高電壓正極材料；拉伸強度約20 MPa，且耐180度反復折疊，遠超傳統(tǒng)聚合物復合固態(tài)電解質(zhì)，具備優(yōu)異的抗枝晶穿刺能力；在180℃高溫下不熔化、不變形，且具備優(yōu)異的阻燃特性，熱安全性能突出。在電池測試中，基于該電解質(zhì)的鋰對稱電池實現(xiàn)了超過2500小時的穩(wěn)定循環(huán)；匹配磷酸鐵鋰正極的全電池在室溫下0.5C倍率循環(huán)1000次后，容量保持率優(yōu)異；電池在高達10C的極端倍率下仍能穩(wěn)定工作，展現(xiàn)出卓越的倍率性能；組裝的軟包電池在折疊、剪切甚至穿刺等嚴苛濫用條件下，仍能穩(wěn)定供電；與高質(zhì)量負載的正極（8 mg/cm2）及高電壓NCM811正極均能穩(wěn)定循環(huán)，滿足了高能量密度電池的設(shè)計要求。

該項研究不僅成功制備出一款性能卓越的復合電解質(zhì)，更提供了一種普適性的“分子橋接”界面工程設(shè)計策略，其所展現(xiàn)的超薄、強韌、高導、安全、寬溫域兼容等特性，集成了下一代儲能系統(tǒng)對核心材料的核心訴求，具有較大的科學意義與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值。

新聞小貼士：

楊斌副教授先后入選“2023-2025年度全球前2%頂尖科學家榜單”、“中國造紙學會青年蔡倫科技獎”、“陜西省青年科技新星”、“陜西省優(yōu)秀博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”、“陜西科技大學青年拔尖人才”。長期聚焦軌道交通、航空航天等高端領(lǐng)域?qū)ο冗M絕緣、輕質(zhì)高強蜂窩、耐高溫電池隔膜、柔性電磁屏蔽材料的重大需求，從事高性能紙基功能材料研究。近年來圍繞先進納米纖維基功能材料可控制備與應(yīng)用開展了開創(chuàng)性研究，僅在Adv. Funct. Mater.，ACS Nano，Nature Commun上發(fā)表自然指數(shù)期刊論文10余篇，其中ESI熱點、高被引論文8篇次，被引4000余次，在該領(lǐng)域產(chǎn)生了較大的影響力。

[1] Yang B*, He J, Li J, Zhang M. A Synergistically Interlocked Ultrathin yet Robust Composite Electrolyte for Solid-State Lithium Metal Batteries, Adv. Funct. Mater., 2026, DOI: 10.1002/adfm.73857 (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，IF：18.5)

[2] Yang B*, Wang Y, Zhou Y, He J, Xu P, Zhang M. Micro/Nanofiber-Network Assembled Aramid Paper with Excellent Mechanical and Electrical Insulating Properties，ACS Nano, 2025, 19, 37027?37039(SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文, IF：15.8)

[3] Yuan B, Yang B*, Xu P, Zhang M*, Poly(p-Phenylene Benzobisoxazole) Nanofiber: A Promising Nanoscale Building Block Toward Extremely Harsh Conditions. ACS Nano, 2025, 19(2), 1981-2012. (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，IF：15.8，ESI高被引論文)

[4] Yang B*, Yuan B, Xu P, Zhang M*, Dual-Network Assembled Nanopaper towards Extremely Harsh Conditions. Adv. Funct. Mater., 2024,34(46), 2407763 (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，IF：18.5)

[5] Yang B*, Wang H R, Zhang M Y, Jia F F, Liu Y, Lu Z Q*，Mechanically Strong, Flexible, And Flame-Retardant Ti3C2Tx MXene-Coated Aramid Paper with Superior Electromagnetic Interference Shielding and Electrical Heating Performance，Chem. Eng. J. 2023, 476, 146834（SCI一區(qū)，Top期刊, IF：13.2，ESI熱點、高被引論文）

[6] Yang B*, Wang L, Zhang M*, Luo J, Lu Z, Ding X. Fabrication, Applications, and Prospects of Aramid Nanofiber. Adv. Funct. Mater., 2020, 63, 2000186. (SCI 1區(qū)，Top期刊， IF：18.5；ESI高被引論文，被引478次)

[7] Yang B*, Li W, Zhang M*, Wang L, Ding X. Recycling of High-Value-Added Aramid Nanofibers from Waste Aramid Resources via a Feasible and Cost-Effective Approach. ACS Nano, 2021, 15(4): 7195–7207. (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，IF：15.8，ESI高被引論文，被引122次)

[8] Yang B*, Wang L, Zhang M*, Luo J, Ding X. Timesaving, High-Efficiency Approaches to Fabricate Aramid Nanofibers. ACS Nano, 2019, 13(7): 7886-7897. (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，IF：15.8，受到國際權(quán)威學術(shù)媒體Chemistry Views的亮點推介，獲得陜西省自然科學優(yōu)秀論文獎，ESI高被引論文，被引405次)

[9] Wang L, Zhang M*, Yang B*, Tan J, Ding X. Highly Compressible, Thermally Stable, Light-Weight, and Robust Aramid Nanofibers/Ti3AlC2 MXene Composite Aerogel for Sensitive Pressure Sensor. ACS Nano, 2020, 14(8): 10633–10647. (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，ESI熱點、高被引論文，IF：15.8，被引395次)

[10] He H, Wei X, Yang B, Liu H, Sun M, Li Y, Tang CY, Lin Y*, L Xu*. Ultrastrong and Multifunctional Aerogels with Hyperconnective Network of Composite Polymeric Nanofibers. Nature Commun. 2022, 13 (1), 4242(SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，IF：15.7)

[11] Ma Z*, Kang S, Ma J*, Shao L, Wei A, Liang C, Gu, J*, Yang B, et al. High-Performance and Rapid-Response Electrical Heaters Based on Ultraflexible, Heat-Resistant, and Mechanically Strong Aramid Nanofiber/Ag Nanowire Nanocomposite Papers. ACS Nano, 2019,13 (7), 7578-7590 (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，ESI高被引論文，IF：15.8，被引436次)

[12] Wang Z, Zhu H, Li H, Wang Z, Sun M, Yang B, Wang Y, Wang L, Xu L*. High-Strength Magnetic Hydrogels with Photoweldability Made by Stepwise Assembly of Magnetic-Nanoparticle-Integrated Aramid Nanofiber Composites, ACS Nano, 2023, 17 (10), 9622-9632 (SCI 1區(qū)，Top期刊，自然指數(shù)期刊論文，IF：15.8)

（核稿：劉國棟 編輯：趙誠）