PDF《全世界纤维中国造》

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5 年5月6日星期三 说到纤维,普通人想到的只是 衣服及各类编织物, "其实,纤维是 当今人类发现的最重要材料之一. 航天器、 飞机、 导弹、 高铁等高精尖 设备, 无一离得开纤维. 纤维还是老 百姓未来 '智能生活' 的保障. " 东华 大学材料学院院长、纤维材料改性 国家重点实验室主任朱美芳教授向 记者讲述东华人与纤维的故事.她 自豪地说, "全世界近 !"#的纤维 由中国产出, 全国 !"#的纤维由长 三角地区产出. 不管是碳纤维、 纳米 纤维, 还是智能纤维, 只要国家发展 有需要, 老百姓生活有需求, 就有东 华纤维材料研究人的身影." $%&' 年, 东华大学的前身华东 纺织工学院 后称中国纺织大学 建立了我国第一个化学纤维专业, 助推实现化纤产业化, 解决了老百 姓穿衣问题.如今, 一场纤维世界 的革命正改变着世界, 东华大学又 站在世界高度研发先进纤维, 使上 海在纤维研究领域获得了 "国际知 名度" . 智能纤维 让纤维更聪明 衣服像 "变色龙" 那样根据周边 环境变化自动变色变形,鞋垫能在 行走间通过人体踩压自主发电…… 在东华大学纤维材料改性国家重点 实验室里,朱美芳教授先让记者领 略了 "智能纤维" 的神奇. 智能纤维,通俗地说就是能主 动感知响应外界环境并作出相关反 应的纤维.对于服装、 配饰、 家居品 等这些生活必需品, 要是摇身一变, 换上智能纤维,可以自己发电、 发光、 发热、 变色、 变形, 甚至冬暖夏凉 皆有可能.在未来上海打造智慧城 市的过程中,需要千千万万根智慧 纤维作为科技支撑. 王宏志教授课题组团队经过多 次反复实验,已经实现了纤维在通 电环境下的自主变色. 只要导入 () *+ 的低电压刺激, 纤维就能在毫秒 内实现红、 黄、 蓝三色变化, 并能保 持颜色达半小时. 即使在扭曲、 打结 和编织的情况下仍能变色. ' 月$" 日, ,--./ 01234苹果 手表发布满月. 但类似可穿戴电子 设备还是面临许多瓶颈问题,如充 电等. "让手表的表带变成一个充电 器" ―― ―东华大学材料学院的专家 们正在从纤维这一 "关键" 入手.如 果能提升纤维导电、 储电性能, 同时 有很好的可编织性,让能源供应器 件成为衣服本身的一部分,那轻便 化、 能源供应和管理就可迎刃而解. 朱美芳教授领衔的教育部"长江学 者" 创新团队, 正在通用纤维的高值 化、 智能化研究上不断发力, 目前采 用湿法纺丝法可连续制备上千米的 石墨烯纤维.此类纤维不仅电导率 达同类产品最高值,且强度达国际 领先水平,可以容易地编织成所需 织物类型,并保持理想的导电性及 强度. 与此同时, 东华大学还在 "纤维 状柔性太阳能电池" 研发上取得重要 突破.陈志钢研究员介绍, 他带领的 团队已在实验室研发出 * 种方法, 可 直接组装柔性半导体薄膜太阳能电 池. "形象地说, 就是像织布一样用纤 维编织太阳能电池, 电源以纤维的形 式变成了衣服, 可以自己把太阳能转 化为电能、 光能或热能." 陈志钢坦 言, 尽管纤维状柔性太阳能电池具有 可编织性、 低碳环保、 续航能力强、 质 量轻等优越性能, 极其符合智能服装 的要求, 但由于成本相对较高、 能量 转化效率有待提升, 该类电池要从实 验室 "飞入" 寻常百姓家还有待时日, "我们会盯牢这块 '硬骨头' , 坚持不 懈地做下去" . 高性能纤维 让纤维更强壮 在纤维世界,高性能纤维有着 独特的地位.一根看上去如头发丝 的碳纤维被称为 "黑色黄金" , 它是 经$"""以上高温烧制、 含碳量在 %"#以上的纤维材料,比重只有钢 的四分之一,拉伸强度是高性能钢 的四倍, 导电性能是铝的十分之一, 导热率是银的两倍以上,在惰性气 氛下可耐受 *"""以上的高温.作 为重要的结构材料, 在国防、 航空、 航天、 汽车、 高铁、 建筑等领域, 对高 性能纤维及复合材料均有迫切需 求. 朱美芳教授坦言: 高性能纤维的 研发能力如何,直接体现了国与国 之间的竞争实力. 从上世纪 5" 年代 起至今,东华一代又一代的材料人 面对国家对高性能纤维与复合材料 的迫切需求, 海、 陆、 空全面出击, 持 续系统展开科研攻关. 东华大学潘鼎教授回忆, 上世纪 5" 年代,我国头号战略武器面临最 后两项久攻不克的难题, 其中之一就 是作为洲际导弹弹头防热层关键材 料的航天级高纯粘胶基碳纤维, 它的 性能、 品质直接关系到飞行成败.因 其性能要求极高、制备技术极难, 当 时只有美俄两个超级大国拥有, 且对 我国实行禁运和技术封锁. 关键时刻,潘鼎教授领衔的碳 纤维项目组采用国外弃用而国内仅 有的棉浆基纤维素为原料,苦战 ' 年,最终成功研制出集美俄两国同 类产品性能所长的航天级高纯粘胶 基碳纤维,为国家头号战略武器飞 天提供了关键性技术支持.此举不 仅填补国内空白,更让我国由此成 为世界上第三个掌握航天级高纯粘 胶基碳纤维研制技术的国家. (" 年来, 东华大学碳纤维团队 对碳纤维原丝成形机理及碳化工艺 进行深入研究, 突破大量技术瓶颈, 在粘胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤 维等的国产化与稳定生产上取得显 著成效,为国家安全和国内碳纤维 领域发展做出重大贡献. 聚酰亚胺纤维 简称 纤维 是另一种高性能纤维,它与其它有 机纤维相比, 有更高的热稳定性、 更 高的弹性模量、 低的吸水性, 可在更 严酷的环境中应用, 如原子能工业、 空间环境、 救险等.67 纤维也可编 成绳缆、 织成织物或做成无纺布, 用 在高温、放射性或有机气体及液体 的过滤,如高温废气、汽车尾气过 滤, 隔火毡、 防火阻燃服装制作等. 经电子照射后,其强度保持率仍为 %"8, 这是其他纤维无法比拟的, 成 为航空航天首选材料. 东华大学张清华教授一直致力 于67 纤维制备的研究工作. 他带领 团队建立了 "反应纺丝" 制备