随着全球制造业向高端化、智能化方向的不断发展，PEEK规模化应用大幅度增加，导致其服役期满或加工过程产生的废弃物料（如医疗植入器械、线缆绝缘层、轴承器件）急剧增多。然而，传统热处理技术受限于PEEK材料固有的化学结构稳定性，使其难以在常规焚烧条件下完全分解并存在生成有毒副产物的潜在风险；填埋处理技术因其极低的生物降解性可能导致长达百年的持久性污染。此外，PEEK本身所具有的较高经济价值，也使得传统处理技术在成本效益和资源循环利用层面缺乏可行性。因此，开发绿色环保的PEEK回收技术并探索其再生资源在高端应用场景中的价值重构路径，对推动循环经济与绿色制造具有重要意义。
目前，PEEK复合材料的回收技术主要聚焦于化学回收法与机械回收法两大途径。然而，现有关于机械后处理PEEK废料的研究仍主要集中于初级形态的回收或作为增强相的简单再利用等低附加值应用领域，尚未有效突破其向高附加值功能材料（如绝缘材料）的有效转化。因此，利用回收PEEK纤维构建新型绝缘材料体系，是实现废料高价值转化的重要潜在途径。
图1 PEEK/PAR纳米复合纸的制备示意图
近日，武汉纺织大学熊思维副教授在期刊《Advanced Industrial and Engineering Polymer Research》上，发表了最新研究成果“Bioinspired Vine-Wrapped PEEK/PAR Nanocomposite Paper with Hierarchical Interface Coupling for Enhanced Dielectric Strength and Aging Stability”。论文第一作者为武汉纺织大学在读硕士马花，通讯作者为熊思维副教授。研究通过湿法造纸技术构建了一种以自制热致液晶聚芳酯（PAR）纳米纤维与回收PEEK为基础的仿生“藤蔓缠绕”纳米复合绝缘纸，以实现PEEK废弃物的高价值化绿色回收。值得注意的是，PAR纳米纤维的高比表面积、大长径比及二次热塑性特性与微米级PEEK纤维的骨架效应所形成的多尺度协同效应赋予了PEEK/PAR纳米复合纸优异的击穿强度，同时在复杂的多耦合场环境下PEEK/PAR纳米复合纸仍保持良好的绝缘性能，完全满足现代电气设备在严苛环境下的需求。该设计通过微/纳结构与分子界面一体化耦合，为高性能、可持续的绝缘纸基材料提供了新路径。
图2 PEEK/PAR纳米纤维复合纸的化学表征与微观结构。
PEEK/PAR纳米复合纸的增强机制主要源于两类高分子之间多重分子间作用力的协同效应。具体而言，PAR纳米纤维与PEEK纤维之间的界面结合不仅依赖于酯基与酮基之间形成的显著偶极-偶极相互作用，还伴随芳香环之间的π-π堆叠效应，二者协同显著增强了分子链间的界面结合强。随着PEEK含量的增加，PEEK/PAR纳米复合纸内的粘结效应持续增强。当含量增至35 wt%时，PEEK/PAR纳米复合纸整孔隙进一步减少，整体致密性明显提升。此外，FTIR、XRD及XPS结果共同证实PEEK/PAR纳米复合纸在保留各自化学结构完整性的基础上，组分间存在一定程度的分子间相互作用，为复合材料的界面稳定性与性能提升提供了结构基础。
图3 P PEEK/PAR纳米纤维复合纸不同含量击穿强度对比
随着PEEK含量的进一步增加，PEEK/PAR纳米复合纸的击穿强度呈现先上升后下降的趋势。在PEEK含量为35 wt%时，击穿强度达到最大值89.67 kV/mm，较商业芳纶纸提升了256.11%。该现象源于PAR纳米纤维凭借其高长径比和大比表面积构建了致密的三维网络，进一步抑制了电荷在纤维间的局部聚集，同时，PEEK纤维与PAR纳米纤维构筑的“类藤蔓”仿生结构有效促进了电荷的横向耗散，为电树枝的形成提供了更加曲折的路径，减少了电荷注入的可能性。
图4 PEEK/PAR纳米纤维复合纸耐折叠性能测试。
由于电气设备在制造过程中需对绝缘纸进行缠绕、折叠或卷曲处理（如变压器线圈包扎），且在长期运行中需承受电磁振动、热机械应力等动态载荷，因此绝缘纸必须具备优异的耐折叠与揉搓性能。随着折叠和揉搓次数的增加，商业芳纶纸、PAR纳米纤维纸及PEEK/PAR纳米复合纸的击穿强度都呈现下降的趋势，但PEEK/PAR纳米复合纸的击穿强度始终优于前两者。该现象源于PEEK/PAR纳米复合纸中刚性PEEK纤维作为增强相显著分散应力，保护PAR纳米纤维免于结构损伤，有效抑制贯穿裂纹的产生。此外，PAR与PEEK纤维间通过物理缠结形成稳定的仿生互锁结构，协同实现多级应力高效分散与能量多尺度耗散，显著减少孔隙缺陷及潜在局部放电起始点，即使在严苛机械应力下仍保持优异结构完整性与绝缘性能。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2025.11.003
人物简介：
熊思维，副教授，四川大学博士，硕士导师。已在Advanced Fiber Materials，Chemical Engineering Journal，Composites Science and Technology等期刊等国际期刊发表SCI论文20余篇，申请中国专利6项，授权1项，主持国家自然科学基金，湖北省自然科学基金、湖北省教育厅指导性项目等类科研项目8项，获得湖北省科技进步二等奖和三等奖各1项，中国纺织工业联合会科技进步奖1项，第十八届挑战杯全国一等奖1项，第十八届挑战杯湖北赛区特等奖1项。
