在北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的一間實(shí)驗(yàn)室，王曉旭正有條不紊地為實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。腈綸纖維變成碳纖維，要經(jīng)過一個(gè)特別劇烈的化學(xué)變化過程，對(duì)這個(gè)過程的調(diào)控最終會(huì)影響碳纖維的強(qiáng)度，因此他每次都會(huì)格外認(rèn)真地做好準(zhǔn)備工作。

青年基金助力挖掘CFM力學(xué)性能潛力

外表隨和的王曉旭，是一個(gè)特別有主見的人，高考填報(bào)志愿，他毅然選定了南開大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)，因?yàn)橹庇X告訴他這是一門有趣的學(xué)科。

本科畢業(yè)后，王曉旭放棄了復(fù)旦大學(xué)研究生的保送資格，選擇了去美國南達(dá)科他礦業(yè)理工學(xué)院留學(xué)。聽從內(nèi)心的聲音，是他一貫的風(fēng)格。

2015年9月，又是因?yàn)榕d趣愛好，王曉旭以“優(yōu)秀青年后備人才”計(jì)劃加入北京化工大學(xué)一國家碳纖維工程技術(shù)研究中心，從事傳統(tǒng)微米級(jí)碳纖維工程化研究、新型納米碳纖維的研究開發(fā)，以及一維無機(jī)非金屬納米碳纖維材料的制備及其電化學(xué)應(yīng)用方面的研究工作。2016年他申報(bào)的“靜電紡絲納米碳纖維布（CFM）”項(xiàng)目，獲批國家自然科學(xué)基金青年基金。

納米碳纖維布（CFM）是良好的電化學(xué)活性材料載體，既繼承了納米碳材料高導(dǎo)電率、高比表面等優(yōu)點(diǎn)，又在宏觀整體結(jié)構(gòu)上保持了均勻、連續(xù)、完整的特征，其獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可供電化學(xué)活性材料附著，網(wǎng)絡(luò)中的孔隙又有助于電解質(zhì)遷移，同時(shí)也為活性材料提供了脫嵌鋰過程中體積變化的緩沖空間。更重要的是，基于聚丙烯腈（PAN）制備的碳纖維內(nèi)部石墨片層結(jié)構(gòu)的高度取向和片層間的共價(jià)鍵連接也使CFM具備了優(yōu)異的力學(xué)性能開發(fā)潛力。

但目前缺乏從反應(yīng)機(jī)理和微觀結(jié)構(gòu)特征角度對(duì)提高力學(xué)性能的探索。王曉旭的研究擬解決熱化學(xué)反應(yīng)過程中PAN纖維結(jié)構(gòu)參數(shù)及反應(yīng)特征參數(shù)的準(zhǔn)確定量分析問題，尺寸效應(yīng)下熱氧穩(wěn)定化過程中納米PAN纖維徑向氧化反應(yīng)特征及其對(duì)CFM力學(xué)性能的影響關(guān)系問題，以及CFM結(jié)構(gòu)特征對(duì)柔性自支撐電極材料力學(xué)性能及電化學(xué)性能的影響關(guān)系問題。

通過對(duì)這3個(gè)關(guān)鍵問題的解決，王曉旭想達(dá)到以下目標(biāo)。先認(rèn)識(shí)預(yù)氧化階段PAN大分子的氧化、環(huán)化等氣固相反應(yīng)特征，掌握納米PAN纖維的熱化學(xué)反應(yīng)規(guī)律及與微米纖維的區(qū)別與關(guān)聯(lián)。從而獲得尺寸效應(yīng)下納米纖維徑向氧化反應(yīng)的作用機(jī)制及其對(duì)碳纖維結(jié)構(gòu)、性能的影響。進(jìn)而掌握制備過程中纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，獲得提高纖維徑向結(jié)構(gòu)均值化的控制途徑與方法，優(yōu)化靜電紡絲、預(yù)氧化、碳化等制備階段工藝參數(shù)，制備出具有優(yōu)異力學(xué)性能的CFM?；诟咝阅蹸FM，最終構(gòu)建柔性自支撐鋰電池電極，驗(yàn)證CFM載體性能。獲得CFM結(jié)構(gòu)特征對(duì)相應(yīng)柔性自支撐電極的力學(xué)及電化學(xué)性能影響關(guān)系，進(jìn)一步反饋優(yōu)化CFM制備工藝。

豐富經(jīng)驗(yàn)做保障

對(duì)于項(xiàng)目的順利推進(jìn)，王曉旭有十足的把握。博士及博士后期間，在美國南達(dá)科他礦業(yè)理工學(xué)院學(xué)習(xí)時(shí)，他已經(jīng)對(duì)靜電紡絲原理、設(shè)備及工藝控制有系統(tǒng)深入的研究并積累了豐富的電紡經(jīng)驗(yàn)。此外，他在電化學(xué)領(lǐng)域也有從原理、器件制造，到表征、數(shù)據(jù)處理和分析等整個(gè)流程的切身研究經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累。另外，他所在的北京化工大學(xué)一國家碳纖維工程技術(shù)研究中心已有30余年高性能碳纖維研究經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)具備了實(shí)驗(yàn)所需條件。這些為項(xiàng)目的順利開展提供了必要的保障。

王曉旭堅(jiān)信，只要擁有對(duì)科研工作的熱愛和對(duì)未來的堅(jiān)持，必定可以越過重重阻礙，到達(dá)勝利的頂峰。