芳纶纳米纤维（aramid nanofiber,ANF）作为一种性能优异的新型高分子纳米纤维,它兼具高性能芳纶纤维和高分子纳米纤维的双重优势,可与聚合物基体通过物理/化学/自组装等作用高效复合,成为复合材料增强领域极具应用潜力的“增强构筑单元”。当前报道的ANF的应用研究均是基于Kotov教授于2011年提出的去质子化法,该方法制备的芳纶纳米纤维性能优异、应用广泛。然而,去质子化却存在着制备周期长（7天）、反应浓度小（0.2%）、制备效率低、成纤过程与机理不明晰、反应终点难判断等问题,限制了芳纶纳米纤维未来向着工业化、功能化与多元化应用方向的发展。针对这些问题,本论文以芳纶纳米纤维的高效制备及其在纸基绝缘材料中的应用为主要研究目标,系统研究了芳纶纤维（PPTA）去质子化与ANF质子化还原过程中纤维结构与微观形貌的演化规律,揭示芳纶纳米纤维成纤过程与机理;提出原纤化/超声/质子供体耦合去质子化的新方法,实现了芳纶纳米纤维的高效可控制备;在此基础上,利用ANF作为纸基绝缘材料的纳米增强材料,显著改善了传统纸基绝缘材料的综合性能,并探究了ANF基复合材料多尺度界面增强机理。主要开展了以下几点研究工作:（1）系统研究了宏观尺度的PPTA纤维至纳米尺度的ANF去质子化与质子化还原过程中纤维的微观形貌与化学结构的演化规律,芳纶纤维去质子化进程并不是随着反应时间呈线性变化,而是在PPTA纤维与ANF之间存在着反应时间和纤维尺度上的临界点。芳纶纤维经历了“酰胺键发生去质子化—分子链上的负电荷逐渐聚集—静电斥力破坏氢键网络—纤维皮层和芯层整体解离—纤维沿着轴/径向劈裂—形成芳纶纳米纤维”,在此过程中,芳纶纳米纤维保留了宏观芳纶纤维的结晶结构与化学结构,从而可以保持了优异的性能。通过拉曼特征峰、阳离子需求量和去质子化程度可实现定量化判断去质子化反应终点。以水作为质子供体可使芳纶纳米纤维完成质子化还原,实现结构重建,得到的胶体状ANF可实现高浓度、长时间储存,且具有优异的再分散性。（2）基于芳纶纤维的结构特性,提出了原纤化/超声耦合去质子化法,打破传统的芳纶纳米纤维制备历程,使其发生“原纤化/超声—皮层剥离—纵向劈裂—暴露/溶胀芯层—快速去质子化—破坏氢键网络—形成芳纶纳米纤维”,制备周期缩短至1天。进一步地,提出了质子供体耦合去质子化法制备ANF,使其制备周期由传统的7天缩短至4h,该方法与目前文献报道的各种方法相比制备方法简单、省时高效,无论从芳纶纳米纤维的尺寸、制备周期、强度以及工业化前景方面都具有显著优势。基于论文提出的高效制备策略开展了芳纶纳米纤维规模化制备小试,解决了在规模化制备过程存在的化学品消耗量大、成本高等问题,有望进一步推动其工业化生产。此外,研究了功能化（羧基化ANF）与差别化ANF（ANF凝胶和ANF微球）,丰富了产品结构,使得ANF的应用可由单纯的一维纳米纤维增强相扩展到具有三维复杂结构的功能性先进复合材料。（3）基于芳纶纳米纤维与纤维素纳米纤维（CNF）微观形态的“相似相容性”,以及它们表面丰富的官能团易通过氢键产生结合的优势,系统对比分析了两种纳米纤维结构与性能的差异性,芳纶纳米纤维比纤维素纳米纤维在热稳定性、溶剂相容性、抗水性、紫外屏蔽性及耐老化性等方面具有显著的优势,有望替代CNF应用于对强度、耐温性、耐候性和使用寿命方面要求更高的领域。针对CNF纸基绝缘材料易吸湿、热稳定性差、介电强度低等缺点,利用ANF作为增强体开发了新型CNF@ANF纳米复合绝缘纸,通过分子间氢键以及ANF薄膜包覆作用协同增强了CNF纸基绝缘材料的综合性能,展现出优异的机械性能（拉伸强度101.3 MPa）、介电强度（29.6 k V/mm）和出色的抗水性（接触角92°,湿强度保留率高达86%）,有望提升传统CNF纸基绝缘材料的档次。（4）基于芳纶纳米纤维与芳纶纸在结构与组成上的高度同源性,以ANF和ANF纳米膜作为芳纶纸的自增强材料,通过结构设计开发了具有“三明治结构”的芳纶复合绝缘纸（FPF和PFP）,探究了ANF基复合材料多尺度界面增强机理,ANF在多维尺度上通过架桥、镶嵌、填充与包覆作用,使芳纶纸形成致密的“钢筋混凝土”结构,其拉伸强度与介电强度比空白芳纶纸分别提高了270%和50%;开发出可实现“绝缘层减薄化”的芳纶纳米纸基绝缘新材料（厚度仅为25μm,拉伸强度达136MPa、耐压强度高达100k V/mm）,综合性能显著优于传统的商品化芳纶绝缘纸和文献报道值。以芳纶损纸为原料制备了高附加值的芳纶纳米纤维,解决了目前芳纶损纸只能当作废弃物填埋造成的资源浪费等问题,为不可降解聚合物的回用提供一定的借鉴意义,实现废弃聚合物的高值化利用,同时显著降低了芳纶纳米纤维的制备成本,经济与环境效益显著。本研究突破了芳纶纳米纤维的高效可控制备技术,解决了限制其规模化制备与应用的瓶颈问题,为推动芳纶纳米纤维的工业化生产与多元化应用提供了一定的理论指导与技术依据,并拓展了ANF在先进电气绝缘纸基材料领域的应用。本研究的开展对于丰富现有纳米纤维制备技术与理论、开发新型高性能一维纳米纤维和纳米复合增强技术具有重要的科学价值与实用意义。