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科技领“纤”：中国科学家让纤维材料“顶天立地”
来源：互联网
2024-11-12 00:18:24 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
作者：孙亦真
摄影：杨浦东
4月26日下午，中国科学院院士、东华大学材料学院院长朱美芳赴上海市行知中学作题为“材料科学 引领未来”主题报告。她分享了纤维材料科研攻坚中的经验与心得，带领在场师生领略魔术般的纤维世界，并共同展望未来纤维材料的发展。
纤维材料：超越衣食住行的“黑科技”
纤维一般是指具有足够的细度 (直径＜100μm) 和足够长径比 (长度/直径＞1000), 并具有一定柔韧性的物质。金属、矿石、生物体、高分子, 只要满足上述定义均可视为纤维。“一般来讲，纤维的直径大概100微米，我们女生的头发丝直径大概80-100微米。”
一件能够进行人体降温的服装、一份对人体健康有益的纤维食品、一面可以保温抗冻的玻璃外墙……人类的衣食住行都离不开“硬通货”——化学纤维材料。如今的纤维材料早已实现了上天入地，在国防军工、交通运输、能源环保、生物医药等不同应用场景都存在纤维材料的身影，朱美芳院士介绍道。
纤维之源，从何来
从我国古代的丝绸，到近代“尼龙之父”卡罗瑟斯发明合成的尼龙66开创纤维之先河，再到当今在强度、阻燃性、电学等性能上取得本质突破的新一代纤维材料，朱美芳院士用浅显生动的举例娓娓道来纤维材料的发展历程，以“碳纤维”“气凝胶”“防护服”等案例生动形象地编织出一幅由纤维材料组成的科技蓝图。
我国纤维材料历经天然纤维时代、常规合成纤维时代、差别化纤维时代、功能纤维时代和当前的智能纤维时代，科学家们在不断探索和突破中推动我国纤维化纤工业“从小到大”、“从弱到强”。
纤维之魅，今何在
为实现纤维功能化、舒适化、智能化的目标，朱美芳院士带领团队将“杂化材料”概念植入纤维世界，通过创新合成方法和纳米复合技术，让不同材料在纳米的微观世界中合而为一，变身为性能可控、功能更强的新材料，打造出众多新材料，如水洗50次后仍能保持优异的抗菌效果功能纤维及纺织品；可排汗、导湿，还能升级“加载”抗菌、阻燃功能的运动休闲面料等。
面对如何将纳米材料添加到高分子材料的世界级难题，朱美芳院士及其团队经过无数次实验，发明了溶胶原位聚合和原位氧化还原两项技术，制备出“低含量、高分散、高效能”的抗菌功能聚酯，还研发了抗菌阻燃功能杂化材料一体化制备技术等。项目整体已被用于恒逸、桐昆、德福伦、恒申等国内化纤龙头企业中，5大系列30多类功能产品被广泛用于服饰家纺、交通运输、安全防护和国防军工等领域。
纤维之未，向未来
“我国合成纤维发展60年，从无到有，从小到大，现在产量已占全球70%以上，但部分高性能纤维还受制于人。如何实现纤维产业由大到强，还需进一步加强基础研究和原创研究，加强高精尖纤维的开发，拓展纤维的应用领域。世上无难事，只要肯登攀！”朱美芳团队始终聚焦国家重大战略和地方经济社会发展需求，通过纤维与纳米、生物、仿生等学科的交叉融合，在化学纤维理论和技术方面不断突破。
谈及纤维之未，朱美芳院士提出空天一体纤维及其复合材料理念，同时也产生了一个“异想天开”的计划——如果能将月球玄武岩转化为高性能纤维，就能在登月后实现“就地取材”，以月壤为原材料，建设月球基地。她透露，目前团队已成功制备了模拟月壤连续纤维，并获得真实月壤，计划用于下一阶段研究。
点燃科研热情，构筑纤维强国
“做接地气的科研”一直是朱美芳院士和团队成员的共同目标，也是流淌在她血液里的“学术基因”。如她所说“这正是科研的魅力所在”，也是一代又一代东华材料人奋进不息、科技报国的精神密码。十余年来，她带领团队在杂化材料设计制备及其高感性多功能纤维开发领域不断从实际需求中寻找问题，破解难题，创办纤维材料研究期刊《Advanced Fiber Materials》，努力实现更多从“0到1”的创新突破。
回想起科研道路上的点点滴滴，朱美芳院士坦言，做科学研究并不是每一次都能成功，可能99次都是失败，最后一次才成功，但不能说这些不成功的探索就是失败，正是因为每天都在不断地摸索，把各种路径都尝试着研究，最后才可能“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”。“当你喜欢这个职业或者喜欢你的研究工作，喜欢探究未知的时候，它就有无穷的乐趣，那些在别人眼里看来的苦中也蕴藏一丝甜。”朱美芳院士笑着说道。
育人还没有完成时，学生始终是朱美芳院士潜心开发的首要“材料”。她继承钱宝钧、方柏容、孙桐等老一辈东华材料人创立的学科文化和学科精神，因材施教，用自己的学识与师德倾心育人。朱美芳院士为其课题组命名为“蒙泰”，得名于上世纪90年代初课题组制备的“蒙泰丝”——细旦聚丙烯纤维。这种纤维柔软可染色，添加其他功能成分后，实现了单一成果的可持续创新发展。“蒙学善问，泰定求真”成为团队师生研习的共同追求。
“我国正在向纤维强国、科技强国迈进，还有很多“卡脖子”的核心技术有待攻坚突破。”朱美芳院士表示科研工作者尤其要有忧患意识，瞄准奋斗方向，丝毫不能放松。面对在座未来可期的莘莘学子，朱美芳院士鼓励他们以兴趣为羽翼，在追梦的道路上勇往直前。
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