双喷嘴同轴静电纺丝技术开发自修复纳米纤维增强绿色复合材料：提升机械性能与损伤恢复的创新研究

为解决传统纳米纤维自修复系统分布不均和材料兼容性差的问题，研究人员通过双喷嘴静电纺丝技术同步制备了环氧树脂/固化剂负载的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维，构建了剑麻纤维/环氧复合材料中的原位自修复网络。优化参数(6 wt% PAN溶液，15 kV)获得低缺陷核壳纳米纤维，经SEM、EDS、TGA等表征证实其形貌与功能。该材料拉伸强度提升4.98%，具有多重修复能力，为航空航天等领域提供可持续高性能解决方案。

　　

这项突破性研究采用创新的双喷嘴同轴静电纺丝(dual-nozzle coaxial electrospinning)技术，成功制备出具有自修复功能的纳米纤维增强绿色复合材料。科研团队巧妙地将环氧树脂(epoxy resin)和固化剂(hardener)分别封装在聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的核壳结构中，形成贯穿剑麻纤维(abaca fiber)增强环氧基复合材料的连续修复网络。

通过精确调控工艺参数，6 wt%浓度的PAN溶液在15 kV电压下可纺制出形貌均匀、缺陷极少的纳米纤维。扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)清晰展现了纤维的精细结构及化学物质的有效包埋。热重分析(TGA)证实材料在高温下保持稳定，而傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)则验证了自修复功能的实现机制。

特别值得注意的是，渗透性测试显示修复树脂能有效迁移至损伤部位，I型断裂测试(Mode I fracture testing)观察到显著的微裂纹桥接现象。力学测试数据亮眼：拉伸强度提升4.98%，且经过多次损伤-修复循环后仍保持优异性能。相较于传统方法，这种可规模化生产的工艺确保了修复剂的均匀分布和优异的材料相容性。

该研究为开发适用于航空航天、汽车制造等领域的高耐久性自修复材料开辟了新途径，同时通过天然纤维增强实现了环境友好特性。这种将前沿纳米技术与可持续材料理念相结合的策略，展现出广阔的工程应用前景。