2024年6月，嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開，這一抹亮眼的“中國紅”由玄武巖拉成的細(xì)絲織就，代表了纖維材料技術(shù)前沿。與人類社會同步發(fā)展的纖維材料，正借助一系列新技術(shù)煥發(fā)新貌，從縫制衣服的布料演進為服務(wù)于衣食住行和生產(chǎn)生活方方面面的先進基礎(chǔ)材料。

　　一項與人類“同齡”、始終在發(fā)展創(chuàng)新的實用技術(shù)

　　纖維材料技術(shù)誕生于實用需要。天然纖維來自大自然，從原有材料或人工飼養(yǎng)培植的動植物身上直接取得，普遍具有較好的吸濕性、透氣性、親膚性和環(huán)境友好特性，主要應(yīng)用于紡織工業(yè)。

　　天然纖維細(xì)度和長度不均勻、伸長能力弱，化學(xué)纖維技術(shù)應(yīng)運而生。早在1664年，科學(xué)家提出設(shè)想：對天然高分子或人工合成高分子材料進行加工處理，制成纖維材料。但由于當(dāng)時人們對纖維的基本結(jié)構(gòu)知之甚少，這一想法直到200多年后的19世紀(jì)才得以實現(xiàn)。

　　1891年，人造絲（粘膠纖維）首次制造成功，標(biāo)志著人類開始有能力制造化學(xué)纖維。1935年，聚酰胺纖維的發(fā)明，開創(chuàng)了合成纖維的歷史。這種纖維材料還有一個人們熟悉的俗稱：尼龍。尼龍的耐磨性是棉花的10倍，強度比棉花高1—2倍、比羊毛高4—5倍，能經(jīng)受上萬次彎折而不斷裂，化學(xué)穩(wěn)定性強，是衣物、繩索等的理想材料，在多個領(lǐng)域迅速取代天然纖維。緊隨其后，由有機二元酸和二元醇通過化學(xué)縮聚得到的合成高分子制成的聚酯纖維（滌綸）、以石油精煉副產(chǎn)物丙烯為原料制成的聚丙烯纖維（丙綸）等合成纖維相繼問世。

　　除了尼龍、滌綸、丙綸，常見的合成纖維還有腈綸、氯綸、維綸、氨綸和聚烯烴彈力絲，等等。這些纖維材料均由合成的高分子化合物制成，就像自然界中的新物種，以其獨有的特性和優(yōu)勢，拓寬了纖維材料的應(yīng)用范圍，不僅在日常生活中扮演著重要角色，還在工業(yè)生產(chǎn)中展現(xiàn)出巨大的潛力。

　　20世紀(jì)下半葉，合成纖維材料迎來高速發(fā)展時期。隨著人工合成高分子材料的大量涌現(xiàn)和現(xiàn)代高分子科學(xué)的進步，高性能纖維作為合成纖維家族的新成員逐漸嶄露頭角?？茖W(xué)家們巧妙利用分子設(shè)計、高分子合成與纖維加工技術(shù)，創(chuàng)造出一系列性能優(yōu)異的先進纖維材料。

　　能感知、可穿戴、應(yīng)用廣，新型纖維材料有望讓科幻場景變成現(xiàn)實

　　單就材料性能而言，合成纖維似乎已經(jīng)到達極限，但科技發(fā)展永遠(yuǎn)需要想象力。在不少科幻電影里，人們身上的衣服不僅可以“七十二變”，還集成了各種電子產(chǎn)品，像一位智慧超群的得力助手。隨著材料科學(xué)不斷發(fā)展并與光學(xué)、電磁學(xué)、信息技術(shù)等其他學(xué)科交叉融合，智能纖維材料有望讓科幻場景變成現(xiàn)實。

　　智能纖維材料集成傳感器和各種功能材料，能夠敏銳感知并響應(yīng)外界環(huán)境的微妙變化。這樣的特性源自其多尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)，獨特的光、電、力、熱、磁性能，以及柔性功能。由此，便攜式電子產(chǎn)品、人機接口電極、能量存儲和轉(zhuǎn)換設(shè)備等都能夠集成于纖維狀智能材料，并被編織成可穿戴、可響應(yīng)、可美化的柔性紡織品，在智慧監(jiān)測、智慧醫(yī)療、智慧交通、智慧生活等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　以一種新型“不插電”智能纖維為例，它基于與人體相匹配的能量交互機制，集無線能量采集、信息感知與傳輸?shù)裙δ苡谝簧?。這種纖維編織成的智能紡織品，無需依賴傳統(tǒng)的芯片和電池，便能實現(xiàn)發(fā)光顯示、觸控等人機交互功能，有效簡化可穿戴設(shè)備和智能紡織品的硬件結(jié)構(gòu)，有望解決目前可穿戴設(shè)備“不舒服”的難題。

　　在交叉融合以外，新型纖維材料也在最基礎(chǔ)、最本質(zhì)的材料來源上努力實現(xiàn)突破?？茖W(xué)家們將目光投向遙遠(yuǎn)的月球，創(chuàng)制一種神奇的纖維材料——月壤纖維。

　　月壤與地球的玄武巖礦石在成分和性質(zhì)上有著驚人的相似之處。借鑒地球上玄武巖纖維的制備技術(shù)，利用月壤拉制的纖維有望成為月球基地建設(shè)材料，滿足原位取材需求。有了“造房子”的材料，到地球外長期居住并進行能源開發(fā)也許會成為現(xiàn)實，進而打開人類通往宇宙深處的大門。

　　隨著科技不斷進步，新型纖維材料的研究應(yīng)用正邁上新的臺階。直徑更細(xì)、鏈取向更好、結(jié)構(gòu)缺陷更少，以最小能量實現(xiàn)更復(fù)雜功能及更高性能，成為新型纖維材料的發(fā)展方向。除了性能上的飛躍，未來的纖維材料還將對自然更加友好。基于人類的可持續(xù)發(fā)展，生物基纖維和生物可降解纖維的創(chuàng)新開發(fā)，將為我們解決環(huán)境污染問題提供新的思路。

　　一根根纖維，見證了人類的發(fā)展，連接著未來生活。從天然纖維的質(zhì)樸，到合成纖維的多樣，再到智能纖維的奇妙，纖維材料每一次技術(shù)革新，都在為人類生活增添新的色彩，帶來新的驚喜。如今，纖維材料科學(xué)已成為多學(xué)科交叉的研究前沿，纖維技術(shù)也成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要組成部分。我們期待，更多先進纖維材料為生產(chǎn)生活帶來便利，為我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級注入動力。

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