朱好意思芳肖像画。 张武昌绘
朱好意思芳在实验室。 辛苦图
朱好意思芳（右二）与团队成员在商榷实验中际遇的问题。 辛苦图
2024年6月，嫦娥六号着陆器捎带的五星红旗在月球后面生效伸开，这一抹亮眼的“中国红”由玄武岩拉成的细丝织就，代表了国外纤维材料技艺前沿。早在邃古时刻，东谈主类就运转运用动物外相、树皮和草叶等自然纤维材料制裁缝物抵保暖冷。与东谈主类社会同步发展的纤维材料，正借助一系列新技艺更生新貌，从缝制衣服的布料演进为就业于布帛菽粟和坐蓐糊口方方面面的先进基础材料。
从索求自然纤维到合成纤维高速发展
纤维材料是指具有敷裕的细度（直径＜100微米）和长径比（长度/直径＞1000），具有定向导向性、可编程性、可柔性加工的物资。纤维材料技艺出生于实用需要。陪同体毛渐渐退化，东谈主类学会了从亚麻、棉花、羊毛和蚕丝等动植物中索求纤维，将其精制成更为优轻柔耐用的布料。在古印度，棉花被织成布料，由此传遍世界各地；古埃及东谈主用亚麻制作衣物；中国的丝绸不仅实用与好意思感兼具，也以此为纽带形成了相通世界的丝绸之路，股东了商业发展与细密交流。这些自然纤维来欢叫当然，从原有材料或东谈主工饲养栽植的动植物身上凯旋获得，遍及具有较好的吸湿性、透气性、亲肤性和环境友好特点，主要应用于纺织工业。
自然纤维细度和长度不均匀、伸长能力弱，化学纤维技艺应时而生。早在1664年，科学家建议设计：对自然高分子或东谈主工合成高分子材料进行加工处理，制成纤维材料。但由于其时东谈主们对纤维的基本结构知之甚少，这一想法直到200多年后的19世纪才得以结束。1891年，东谈主造丝（粘胶纤维）初次制变生效，标记着东谈主类运转有能力制造化学纤维。1935年，聚酰胺纤维的发明，首创了合成纤维的历史。这种纤维材料还有一个东谈主们熟谙的俗称：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，能领受上万次弯折而束缚裂，化学安闲性强，是衣物、绳子等的守望材料，在多个界限飞快取代自然纤维。紧随自后，由有机二元酸和二元醇通过化学缩聚得到的合成高分子制成的聚酯纤维（涤纶）、以石油精湛副产物丙烯为原料制成的聚丙烯纤维（丙纶）等合成纤维接踵问世。
除了尼龙、涤纶、丙纶，常见的合成纤维还有腈纶、氯纶、维纶、氨纶和聚烯烃弹力丝等。这些纤维材料均由合成的高分子化合物制成，就像当然界中的新物种，以其独到的特点和上风，拓宽了纤维材料的应用范围，不仅在以前糊口中饰演着进攻扮装，还在工业坐蓐中展现出广阔的后劲。
20世纪下半叶，合成纤维材料迎来高速发展时刻。跟着东谈主工合成高分子材料的多量知道和当代高分子科学的跳跃，高性能纤维动作合成纤维眷属的新成员渐渐崭露头角。科学家们巧妙运用分子设计、高分子合成与纤维加工技艺，创造出一系列性能优异的先进纤维材料。比如，碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强高模纤维，具有高强度、轻质和耐高温特点，直径只须头发丝的1/10至1/12，强度却是铝合金的4倍以上，在航空航天、体育器材和高铁汽车等界限大显神通。又如芳醇族聚酰胺纤维（芳纶），以其防弹、防火和耐化学腐蚀的特点，在工业驻守和军事界限占据进攻地位。还有超高分子量聚乙烯纤维，以其极高的强度和优异的耐磨性能，成为高强度绳子的首选。
新式纤维材料的相关应用正迈上新台阶
单就材料性能而言，合成纤维似乎照旧到达极限，但科技发展永久需要设想力。在不少科幻电影里，东谈主们身上的衣服不仅不错“七十二变”，还集成了各式电子居品，像一位贤惠轶群的给力助手。跟着材料科学束缚发展并与光学、电磁学、信息技艺等其他学科交叉会通，智能纤维材料有望让科幻场景变成执行。
智能纤维材料集成传感器和各式功能材料，大要机明锐知并反馈外界环境的玄妙变化。这么的特点源自其多模范玄虚结构，罕见的光、电、力、热、磁性能以及柔性功能。由此，便携式电子居品、东谈主机接口电极、能量存储和调节开荒等齐大要集成于纤维状智能材料，并被编织成可穿着、可反馈、可好意思化的柔性纺织品，在贤惠监测、贤惠医疗、贤惠交通、贤惠糊口等界限证实进攻作用。
以一种新式“不插电”智能纤维为例，它基于与东谈主体相匹配的能量交互机制，集无线能量采集、信息感知与传输等功能于孤单。这种纤维编织成的智能纺织品，无需依赖传统的芯片和电板，便能结束发光骄横、触控等东谈主机交互功能，灵验简化可穿着开荒和智能纺织品的硬件结构，有望惩处现在可穿着开荒“不舒心”的繁难。这一冲破性效率，为东谈主与环境的智能交互开辟新的可能，展现了智能纤维材料的鄙俗应用远景。异日，智能纤维将在与坐蓐糊口各界限的会通发展中，陪同咱们走进愈加智能、方便和恬逸的异日糊口。
在交叉会通之外，新式纤维材料也在最基础、最本色的材料开始上发奋结束冲破。科学家们将主张投向远处的月球，创制一种神奇的纤维材料——月壤纤维。月壤，这层澌灭在月球名义的难懂面纱，由轻微的岩石、矿物颗粒和微小的玻璃珠构成。它的主要身分包括硅酸盐、氧化物和小数金属元素，通过高温熔融和拉丝技艺，这些身分不错滚动为具有超卓性能的纤维材料。在地球上，玄武岩纤维以其优异的力学性能、耐腐蚀性、无边的责任温度范围和低热导率，成为建筑、交通等界限的进攻材料。月壤与地球的玄武岩矿石在身分和性质上有着惊东谈主的相同之处。鉴戒地球上玄武岩纤维的制备技艺，运用月壤拉制的纤维有望成为月球基地诞生材料，餍足原位取材需求。有了“造屋子”的材料，到地球外持久居住并进行能源开发也许会成为执行，进而灵通东谈主类通往天地深处的大门。
跟着科技束缚跳跃，新式纤维材料的相关应用正迈上新的台阶。现在，科研责任者正充分运用材料科学、物理化学、电子信息、系统科学等多学科常识，束缚创制新式纤维材料，赋予其前所未有的性能和功能。直径更细、链取向更好、结构颓势更少，以最小能量结束更复杂功能及更高性能，成为新式纤维材料的发展标的。除了性能上的飞跃，异日的纤维材料还将对当然愈加友好。基于东谈主类的可捏续发展，生物基纤维和生物可降解纤维的创新开发，将为咱们惩处环境沾污问题提供新的念念路。
就业国度政策产业和产业转型升级
由于纤维材料的柔性和各样化的可加工特点，其应用照旧卓绝了传统织物和纺织品，在政策性新兴产业如东谈主工智能、电子信息、航空航天、新能源、生物医药等界限具有更鄙俗的应用。纤维新材料的发展具有高技术、高着力、高质地特征，亟须与物理、化学、生物、医学和信息技艺等会通，开发具有高性能、多功能、更智能和可捏续的纤维材料与器件，结束多功能耦合与杂化，餍足异日产业的应用需求。跟着基础相关的发展和纤维制造技艺的跳跃，中国化纤行业稳步增长，世界上大要70%的合成纤维产自中国。但是，国内基础表面与高性能纤维非常复合材料的产业发展仍然落伍于发扬国度。一些过错技艺的工业化仍未惩处，因此部分高性能纤维和复合材料仍然依赖入口。纤维材料，尽头是高性能、生物基和可捏续纤维材料，在“十四五”缠绵中被列为亟须修订和发展的过错政策性材料。
与此同期，东谈主工智能正在影响着每个东谈主的糊口，具有交互式功能的智能纤维被以为是下一代纤维。跟着纳米技艺和材料科学的发展跳跃，咱们团队通过有机—无机杂化策略，引入多功能基元，设计构筑跨模范（包括分子、纳米、微米级）结构，并确建功能耦合和传递机制，将智能功能融入纤维中，以结束光电调节、力学反馈和生物兼容性等多种功能。基于多模范玄虚结构及罕见的光、电、力、热、磁性能的一维材料体系成为“F（Functional）+I（Intelligence）+B（Brainy）+E（Electronic）+R（Responsive）”闭环系统的进攻构成部分。基于智能纤维的便携式电子居品、东谈主机接口电极、能量存储和调节开荒不错被编织成可穿着纺织品，异日将在贤惠监测、贤惠医疗、贤惠交通、贤惠糊口等界限证实过错作用。
总体而言，纤维制备的挑战是若何制备具有更细直径、更好链取向、更少结构颓势并以最小的能量结束更复杂功能的纤维。纤维科学照旧成长为一个多学科交叉的相关前沿，纤维技艺也成为影响和指点当代工业发展标的的进攻技艺界限。纤维材料动作新质坐蓐力的典型代表，其发展办法是通过技艺创新和冲破，充分运用材料科学、物理化学、电子信息、系统科学等多学科常识，基于耦合和杂化理念，创制纤维新材料，就业国度政策产业和产业转型升级。
一根根纤维，见证了东谈主类的发展，邻接着异日糊口。从自然纤维的质朴，到合成纤维的各样，再到智能纤维的奇妙，纤维材料每一次技艺翻新和发展，齐束缚为东谈主类糊口增添新的色调，带来新的惊喜。
如今，纤维材料科学已成为多学科交叉的相关前沿，纤维技艺也成为当代工业发展的进攻构成部分。咱们期待，更多先进纤维材料为坐蓐糊口带来便利，为中国产业转型升级注入刚烈能源。
（作家为中国科学院院士，东华大学材料科学与工程学院院长、纤维材料改性国度重心实验室主任；持久从事纤维材料的复合化、功能化和智能化相关，建议并确立了热塑性团员物纤维功能化设计念念路和全过程功能化技艺体系，创建了介不雅诱骗制备智能纤维的新才气；获国度技艺发明奖二等奖、国度科技跳跃奖二等奖、何梁何利科学与技艺后生创新奖、寰宇创新争先奖状等）