朱美芳

朱美芳,女,纤维材料与纳米复合材料专家。19658月生于江苏如皋,1988年中国纺织大学本科、硕士毕业后留校工作,1997~1999年东华大学与德国德累斯顿工业大学联合培养,获材料学博士学位。1994年破格晋升副教授,1998年聘任为教授,2000年起指导博士研究生;1999~2001年任高分子材料系系主任;2001~2005年任材料科学与工程学院院长;2004~2006年兼任纤维材料改性国家重点实验室主任;2005~2009年任东华大学副校长。现任东华大学材料学国家重点学科学术带头人,教授,博士生导师。2009年国家杰出青年科学基金获得者。

朱美芳博士是科技部“十五”“863”新材料领域纳米材料专项总体组专家成员, “2006~2010年教育部高分子材料与工程专业教学指导分委员会”副主任委员,中国材料研究学会常务理事;中国材料研究学会青年委员会常务理事,中国化学会高分子学科委员会委员。

朱美芳长期从事聚合物纤维及纳米复合功能材料的基础研究及应用开发研究。针对我国是“化纤大国”,但高技术功能性纤维材料发展滞后、创新不足的现状,在高聚物基纳米复合材料的结构设计及其纤维成型新理论和新技术方面进行了开拓性工作, 突破了成纤用纳米复合功能材料的可控合成、纳米材料在纤维成型全过程中分散与形态控制、细旦功能热塑性纤维连续化制备中的一系列学术难题与技术关键;解决了聚丙烯 (PP) 纤维的细旦化(舒适性)、可染化与高品质化难以统一的技术“瓶颈”;创建了生物质高聚物(PHBV)纤维制备、智能纤维用纳米复合水凝胶化学合成和高性能化新方法新技术。学术成果丰富了聚合物纤维科学理论,技术开发促进了纳米功能材料、纤维及相关行业的科技进步,主要贡献有以下几个方面。

一、提出了热塑性高聚物(PET PA PP/功能无机纳米材料复合体系分散相结构控制及其纤维成型新理论,开发了成纤用纳米复合树脂及功能细旦纤维成型技术,突破了高聚物基纳米复合功能纤维的短流程、低成本、高效能、工程化技术针对我国纤维总产量已连续10余年位居世界第一,但其中85%以上为聚酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)等热塑性高聚物纤维,其差别化和功能化率小于30%,技术含量和附加值远低于发达国家水平的现状,提出了研究开发热塑性高聚物基纳米复合细旦功能纤维的新构想。从功能材料的尺寸和形态结构的控制着手,通过表面修饰、原位复合、有机-无机杂化等方法进行界面设计与优化,赋予复合纤维紫外线屏蔽、抗静电、可染、远红外、负离子等功能。系列成果已在全国十多个省市多家企业得到应用,开发了三大类10余个系列产品。使无机功能材料用量从5~8wt%减少到1wt%以下,连续化生产率在95%以上,产品附加价值提高至原来的18~35倍。有力地推动了纳米材料、热塑性聚合物纤维及纺织产业的科学与技术进步。

二、建立了成纤高聚物/高聚物体系中刚性分散相一维纳米尺度结构控制和细旦化纤维成型新理论,解决了通用聚丙烯(PP)纤维难以“既舒适(细旦)又可染色”的技术“瓶颈”,实现了PP细旦化、可染化与功能化的有机统一。使我国的PP纤维新方法新品种研究开发在国际上占有一席之地等规聚丙烯(PP)生产加工过程易控、综合能耗低、无环境污染,在工业界得到广泛的应用,其产量连续10年保持10%增长速率,是增长最快的合成高分子材料。然而PP固有的高黏度和高结晶性等特性,使得PP纤维因不舒适(难以细旦化)和染色性差(大分子链无极性基团且纤维结晶度高、结构紧密)而不能衣用,严重制约了其发展。基于聚合物/聚合物共混体系相形态生成与结构控制密切关联于材料的物理、机械性质,通过可控合成具有特定分子量及其分布的刚性链分散相—改性聚烯烃(MPO),设计控制其与基体(PP)的黏弹性反差、高分子链的刚柔性反差以及纤维成型过程中的动力学与热力学参数,成功地在纤维内部原位生成了由内到外、由紧到松的梯度分布的纳米原纤化相结构。此结构既极大地提高了细旦复合PP纤维染色性(纳米级染座数指数级增加,纤维可染至中偏深色、色牢度4-5级),又有效地提高了复合纤维的力学性能(原纤增强机理),解决了聚丙烯纤维的细旦化(舒适性)、可染化与高品质化难以统一的“难题”。

三、 设计发明了生物聚酯(PHBV)的熔融-湿法和静电成型新方法、新技术、新装备,首次成功制备了能满足纺织后加工要求的PHBV纤维在用纳米材料和纳米技术进行量大面广的热塑性高聚物纤维新功能、新方法的研究中,深入思考这些纤维的原料90%以上依赖石油,而环境污染和资源短缺是21世纪高分子材料能否实现可持续发展的关键问题。为此,着手开发能替代石油化石资源的生物高分子材料(如聚羟基丁酸/戊酸共聚酯PHBV等)。针对生物质PHBV熔融纺丝加工窗口窄(小于10℃)、结晶速率慢、纤维脆性大、易粘连等缺陷,研究发现应力诱导、成核剂双重作用机理可控制聚合物成型过程纤维聚集态结构和宏观力学行为,自主设计发明了纺程上热水浴加速PHBV结晶新方法及专有的熔融-湿法纺丝设备,首次成功制备了能满足纺织后加工要求的PHBV纤维。为环境友好、资源可再生的生物质高分子纤维材料的研究提供了有益的借鉴。

朱美芳教授近5年在Chem Comm,J Phys Chem B,Appl Phys Lett, Polymer等期刊发表学术论文110余篇(其中SCIEI收录80余篇),编写专著5部(章),40余次作国际国内会议大会报告、邀请报告或担任会议主席并应邀在德国、日本、美国、荷兰等10余所大学讲学。申请国家发明专利80余件(授权38件),先后为本科生和研究生开设《合成纤维成型原理》、《高聚物成型原理》、《化纤工厂设计》、《化纤专业英语》、《纳米材料》、《科技前沿讲座》以及为博士生开设Seminar7门课程。指导毕业研究生30名,本科生43名。组织先进纤维及高分子材料国际会议、中国材料教育高层论坛、东方论坛等国际国内会议6次。获2006年国家科技进步奖二等奖(第一完成人)等9项科技奖励。是东华大学“材料学”国家重点学科学术带头人之一、 “211工程”三期重点学科“纳米纤维与低维材料”方向带头人、上海市“重中之重”学科“高分子材料”学术带头人之一、“纳米纤维及杂化材料”博士学位点负责人。1998年被评为国家有突出贡献中青年专家,享受国务院特殊津贴。是第六届中国青年科技奖(1998年)、桑麻纺织杰出青年学者奖(2000年)获得者,入选教育部跨世纪优秀人才计划(2002年)和新世纪百千万人才工程国家级人选(2004年)。

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