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• 发布时间：2025-12-04 11:59:56
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朱美芳肖像画。张武昌绘

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朱美芳于试验室。资料图

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朱美芳（右二）与团队成员于会商试验中碰到的问题。资料图

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2024年6月，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗于月球反面乐成睁开，这一抹亮眼的“中国红”由玄武岩拉成的细丝织就，代表了国际纤维质料技能前沿。早于远古期间，人类就最先使用动物外相、树皮及草叶等自然纤维质料制裁缝物抵防寒冷。与人类社会同步成长的纤维质料，正借助一系列新技能焕发新貌，从缝制衣服的布料演进为办事在衣食住行及出产糊口各个方面的进步前辈基础质料。

从提取自然纤维到合成纤维高速成长

纤维质料是指具备充足的细度（直径＜100微米）及长径比（长度/直径＞1000），具备定向导向性、可编程性、可柔性加工的物资。纤维质料技能降生在实用需要。陪同体毛逐渐退化，人类学会了从亚麻、棉花、羊毛及蚕丝等动植物中提取纤维，将其精制成更为柔软及耐用的布料。于古印度，棉花被织成布料，由此传遍世界各地；古埃和人用亚麻建造衣物；中国的丝绸不仅实用与美感兼具，也以此为纽带形成为了沟通世界的丝绸之路，鞭策了商业成长与文明交流。这些自然纤维来自负天然，从原有质料某人工豢养培育提拔的动植物身上直接取患上，遍及具备较好的吸湿性、透气性、亲肤性及情况友爱特征，重要运用在纺织工业。

自然纤维细度及长度不匀称、伸长能力衰，化学纤维技能应运而生。早于1664年，科学家提出假想：对于自然高份子某人工合成高份子质料举行加工处置惩罚，制成纤维质料。但因为其时人们对于纤维的基本布局知之甚少，这一设法直到200多年后的19世纪才患上以实现。1891年，人造丝（粘胶纤维）初次制造乐成，标记着人类最先有能力制造化学纤维。1935年，聚酰胺纤维的发现，创始了合成纤维的汗青。这类纤维质料还有有一小我私家们认识的俗称：尼龙。尼龙的耐磨性是棉花的10倍，强度比棉花高1—2倍、比羊毛高4—5倍，能经受上万次弯折而不停裂，化学不变性强，是衣物、绳子等的抱负质料，于多个范畴迅速代替自然纤维。紧随其后，由有机二元酸及二元醇经由过程化学缩聚获得的合成高份子制成的聚酯纤维（涤纶）、以石油精辟副产品丙烯为原料制成的聚丙烯纤维（丙纶）等合成纤维接踵问世。

除了了尼龙、涤纶、丙纶，常见的合成纤维还有有腈纶、氯纶、维纶、氨纶及聚烯烃弹力丝等。这些纤维质料均由合成的高份子化合物制成，就像天然界中的新物种，以其独占的特征及上风，拓宽了纤维质料的运用规模，不仅于一样平常糊口中饰演着主要脚色，还有于工业出产中揭示出巨年夜的潜力。

20世纪下半叶，合成纤维质料迎来高速成长期间。跟着人工合成高份子质料的年夜量涌现及现代高份子科学的前进，高机能纤维作为合成纤维家族的新成员逐渐崭露头角。科学家们巧妙使用份子设计、高份子合成与纤维加工技能，创造出一系列机能优秀的进步前辈纤维质料。好比，碳纤维是一种含碳量于90%以上的高强高模纤维，具备高强度、轻质及耐高温特征，直径只有头发丝的1/10至1/12，强度倒是铝合金的4倍以上，于航空航天、体育器材及高铁汽车等范畴年夜显身手。又如芬芳族聚酰胺纤维（芳纶），以其防弹、防火及耐化学腐化的特征，于工业防护及军事范畴盘踞主要职位地方。还有有超高份子量聚乙烯纤维，以其极高的强度及优秀的耐磨机能，成为高强度绳子的首选。

新型纤维质料的研究运用正迈上新台阶

单就质料机能而言，合成纤维好像已经经达到极限，但科技成长永远需要想象力。于不少科幻影戏里，人们身上的衣服不仅可以“七十二变”，还有集成为了各类电子产物，像一名聪明轶群的患上力助手。跟着质料科学不停成长并与光学、电磁学、信息技能等其他学科交织交融，智能纤维质料有望让科幻场景酿成实际。

智能纤维质料集成传感器及各类功效质料，可以或许敏锐感知并相应外界情况的微妙变化。如许的特征源自其多标准邃密布局，怪异的光、电、力、热、磁机能以和柔性功效。由此，便携式电子产物、人机接口电极、能量存储及转换装备等都可以或许集成在纤维状智能质料，并被编织成可穿着、可相应、可美化的柔性纺织品，于聪明监测、聪明医疗、聪明交通、聪明糊口等范畴阐扬主要作用。

以一种新型“不插电”智能纤维为例，它基在与人体相匹配的能量交互机制，集无线能量收罗、信息感知与传输等功效在一身。这类纤维编织成的智能纺织品，无需依靠传统的芯片及电池，便能实现发光显示、触控等人机交互功效，有用简化可穿着装备及智能纺织品的硬件布局，有望解决今朝可穿着装备“不惬意”的难题。这一冲破性结果，为人与情况的智能交互斥地新的可能，揭示了智能纤维质料的广泛运用远景。将来，智能纤维将于与出产糊口各范畴的交融成长中，陪同咱们走进越发智能、便捷及恬静的将来糊口。

于交织交融之外，新型纤维质料也于最基础、最素质的质料来历上努力实现冲破。科学家们将眼光投向遥远的月球，创制一种神奇的纤维质料——月壤纤维。月壤，这层笼罩于月球外貌的神秘面纱，由藐小的岩石、矿物颗粒及微小的玻璃珠构成。它的重要身分包括硅酸盐、氧化物及极少量金属元素，经由过程高温熔融及拉丝技能，这些身分可以转化为具备卓着机能的纤维质料。于地球上，玄武岩纤维以其优秀的力学机能、耐腐化性、宽阔的事情温度规模及低热导率，成为修建、交通等范畴的主要质料。月壤与地球的玄武岩矿石于身分及性子上有着惊人的相似的地方。借鉴地球上玄武岩纤维的制备技能，使用月壤拉制的纤维有望成为月球基地设置装备摆设质料，满意原位取材需求。有了“造屋子”的质料，到地球外持久栖身并举行能源开发或许会成为实际，进而打开人类通往宇宙深处的年夜门。

跟着科技不停前进，新型纤维质料的研究运用正迈上新的台阶。今朝，科研事情者正充实使用质料科学、物理化学、电子信息、体系科学等多学科常识，不停创制新型纤维质料，付与其史无前例的机能及功效。直径更细、链取向更好、布局缺陷更少，以最小能量实现更繁杂功效和更高机能，成为新型纤维质料的成长标的目的。除了了机能上的奔腾，将来的纤维质料还有将对于天然越发友爱。基在人类的可连续成长，生物基纤维及生物可降解纤维的立异开发，将为咱们解决情况污染问题提供新的思绪。

办事国度战略财产及财产转型进级

因为纤维质料的柔性及多样化的可加工特征，其运用已经经逾越了传统织物及纺织品，于战略性新兴财产如人工智能、电子信息、航空航天、新能源、生物医药等范畴具备更广泛的运用。纤维新质料的成长具备高科技、高效能、高质量特性，亟须与物理、化学、生物、医学及信息技能等交融，开发具备高机能、多功效、更智能及可连续的纤维质料与器件，实现多功效耦合与杂化，满意将三木SEO-来财产的运用需求。跟着基础研究的成长及纤维制造技能的前进，中国化纤行业稳步增加，世界上约莫70%的合成纤维产自中国。然而，海内基础理论与高机能纤维和其复合质料的财产成长仍旧掉队在发财国度。一些要害技能的工业化仍未解决，是以部门高机能纤维及复合质料仍旧依靠入口。纤维质料，尤其是高机能、生物基及可连续纤维质料，于“十四五”计划中被列为亟须改良及成长的要害战略性质料。

与此同时，人工智能正于影响着每一个人的糊口，具备交互式功效的智能纤维被认为是下一代纤维。跟着纳米技能及质料科学的成长前进，咱们团队经由过程有机—无机杂化计谋，引入多功效基元，设计修筑跨标准（包括份子、纳米、微米级）布局，并成立功效耦合及通报机制，将智能功效融入纤维中，以实现光电转换、力学相应及生物兼容性等多种功效。基在多标准邃密布局和怪异的光、电、力、热、磁机能的一维质料系统成为“F（Functional）+I（Intelligence）+B（Brainy）+E（Electronic）+R（Responsive）”闭环体系的主要构成部门。基在智能纤维的便携式电子产物、人机接口电极、能量存储及转换装备可以被编织成可穿着纺织品，将来将于聪明监测、聪明医疗、聪明交通、聪明糊口等范畴阐扬要害作用。

整体而言，纤维制备的挑战是怎样制备具备更细直径、更好链取向、更少布局缺陷并以最小的能量实现更繁杂功效的纤维。纤维科学已经经发展为一个多学科交织的研究前沿，纤维技能同样成为影响及指导现代工业成长标的目的的主要技能范畴。纤维质料作为新质出产力的典型代表，其成长方针是经由过程技能立异及冲破，充实使用质料科学、物理化学、电子信息、体系科学等多学科常识，基在耦合及杂化理念，创制纤维新质料，办事国度战略财产及财产转型进级。

一根根纤维，见证了人类的成长，毗连着将来糊口。从自然纤维的淳厚，到合成纤维的多样，再到智能纤维的奇奥，纤维质料每一一次技能改造及成长，都不停为人类糊口增添新的色采，带来新的欣喜。

如今，纤维质料科学已经成为多学科交织的研究前沿，纤维技能同样成为现代工业成长的主要构成部门。咱们期待，更多进步前辈纤维质料为出产糊口带来便当，为中国财产转型进级注入强劲动力。

（作者为中国科学院院士，东华年夜学质料科学与工程学院院长、纤维质料改性国度重点试验室主任；持久从事纤维质料的复合化、功效化及智能化研究，提出并成立了热塑性聚合物纤维功效化设计思绪及全流程功效化技能系统，创立了介不雅引诱制备智能纤维的新要领；获国度技能发现奖二等奖、国度科技前进奖二等奖、何梁何利科学与技能青年立异奖、天下立异抢先奖状等）

（原标题：创制纤维新质料 织就夸姣新糊口（科技名家笔谈 75年家国））

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