朱好意思芳肖像画。 张武昌绘
朱好意思芳在实验室。 贵寓图
朱好意思芳（右二）与团队成员在究诘实验中遭受的问题。 贵寓图
2024年6月，嫦娥六号着陆器佩戴的五星红旗在月球后面见效张开，这一抹亮眼的“中国红”由玄武岩拉成的细丝织就，代表了海外纤维材料时刻前沿。早在邃古时辰，东谈主类就运行行使动物外相、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，正借助一系列新时刻感奋新貌，从缝制衣服的布料演进为工作于布帛菽粟和坐褥生存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
纤维材料是指具有迷漫的细度（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。纤维材料时刻降生于实用需要。作陪体毛逐渐退化，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易世界的丝绸之路，股东了买卖发展与端淑交流。这些自然纤维来欢腾当然，从原有材料或东谈主工饲养栽培的动植物身上获胜赢得，广泛具有较好的吸湿性、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，化学纤维时刻应时而生。早在1664年，科学家残暴遐想：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，这一目的直到200多年后的19世纪才得以完了。1891年人妖，东谈主造丝（粘胶纤维）初次制形见效，符号着东谈主类运行有能力制造化学纤维。1935年，聚酰胺纤维的发明，创始了合成纤维的历史。这种纤维材料还有一个东谈主们纯熟的俗称：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，能给与上万次弯折而不断裂，化学踏实性强，是衣物、绳子等的联想材料，在多个边界飞快取代自然纤维。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）、以石油深邃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边界，不仅在日常生存中饰演着伏击脚色，还在工业坐褥中展现出繁多的后劲。
20世纪下半叶，合成纤维材料迎来高速发展时辰。跟着东谈主工合成高分子材料的大批露馅和当代高分子科学的逾越，高性能纤维算作合成纤维家眷的新成员逐渐崭露头角。科学家们玄机行使分子设计、高分子合成与纤维加工时刻，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，直径唯有头发丝的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边界技艺非凡。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，在工业督察和军事边界占据伏击地位。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。
新式纤维材料的谋划应用正迈上新台阶
单就材料性能而言，合成纤维似乎照旧到达极限，但科技发展恒久需要设想力。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”，还集成了千般电子家具，像一位颖异轶群的牛逼助手。跟着材料科学不断发展并与光学、电磁学、信息时刻等其他学科交叉会通，智能纤维材料有望让科幻场景变成现实。
智能纤维材料集成传感器和千般功能材料，或然机明锐知并反应外界环境的秘密变化。这么的特点源自其多模范良好结构，稀疏的光、电、力、热、磁性能以及柔性功能。由此，便携式电子家具、东谈主机接口电极、能量存储和诊疗开辟等王人或然集成于纤维状智能材料，并被编织成可穿着、可反应、可好意思化的柔性纺织品，在颖异监测、颖异医疗、颖异交通、颖异生存等边界施展伏击作用。
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，集无线能量网罗、信息感知与传输等功能于零丁。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，便能完了发光自满、触控等东谈主机交互功能，灵验简化可穿着开辟和智能纺织品的硬件结构，有望管制现在可穿着开辟“不酣畅”的贫窭。这一破裂性效率，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平时应用远景。当年，智能纤维将在与坐褥生存各边界的会通发展中，作陪咱们走进愈加智能、精真金不怕火和舒心的当年生存。
在交叉会通除外，新式纤维材料也在最基础、最本质的材料开始上致力于完了破裂。科学家们将主意投向远方的月球，创制一种神奇的纤维材料——月壤纤维。月壤，这层遮掩在月球名义的神秘面纱，由微小的岩石、矿物颗粒和微小的玻璃珠构成。它的主要要素包括硅酸盐、氧化物和极少金属元素，通过高温熔融和拉丝时刻，这些要素不错革新为具有杰出性能的纤维材料。在地球上，玄武岩纤维以其优异的力学性能、耐腐蚀性、盛大的职责温度边界和低热导率，成为建筑、交通等边界的伏击材料。月壤与地球的玄武岩矿石在要素和性质上有着惊东谈主的不异之处。模仿地球上玄武岩纤维的制备时刻，行使月壤拉制的纤维有望成为月球基地开辟材料，知足原位取材需求。有了“造屋子”的材料，到地球外历久居住并进行能源开发也许会成为现实，进而翻开东谈主类通往寰宇深处的大门。
跟着科技不断逾越，新式纤维材料的谋划应用正迈上新的台阶。现在，科研职责者正充分行使材料科学、物理化学、电子信息、系统科学等多学科学问，不断创制新式纤维材料，赋予其前所未有的性能和功能。直径更细、链取向更好、结构劣势更少，以最小能量完了更复杂功能及更高性能，成为新式纤维材料的发展所在。除了性能上的飞跃，当年的纤维材料还将对当然愈加友好。基于东谈主类的可合手续发展，生物基纤维和生物可降解纤维的创新开发，将为咱们管制环境抵制问题提供新的想路。
工作国度政策产业和产业转型升级
由于纤维材料的柔性和千般化的可加工特点，其应用照旧超越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、生物医药等边界具有更平时的应用。纤维新材料的发展具有高技术、高效用、高质地特征，亟须与物理、化学、生物、医学和信息时刻等会通，开发具有高性能、多功能、更智能和可合手续的纤维材料与器件，完了多功能耦合与杂化，知足当年产业的应用需求。跟着基础谋划的发展和纤维制造时刻的逾越，中国化纤行业稳步增长，世界上节略70%的合成纤维产自中国。联系词，国内基础表面与高性能纤维颠倒复合材料的产业发展仍然逾期于泄露国度。一些要道时刻的工业化仍未管制，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、生物基和可合手续纤维材料，在“十四五”筹划中被列为亟须矫正和发展的要道政策性材料。
与此同期，东谈主工智能正在影响着每个东谈主的生存，具有交互式功能的智能纤维被以为是下一代纤维。跟着纳米时刻和材料科学的发展逾越，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，并设置功能耦合和传递机制，将智能功能融入纤维中，以完了光电诊疗、力学反应和生物兼容性等多种功能。基于多模范良好结构及稀疏的光、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）”闭环系统的伏击构成部分。基于智能纤维的便携式电子家具、东谈主机接口电极、能量存储和诊疗开辟不错被编织成可穿着纺织品，当年将在颖异监测、颖异医疗、颖异交通、颖异生存等边界施展要道作用。
总体而言，纤维制备的挑战是怎么制备具有更细直径、更好链取向、更少结构劣势并以最小的能量完了更复杂功能的纤维。纤维科学照旧成长为一个多学科交叉的谋划前沿，纤维时刻也成为影响和伙同当代工业发展所在的伏击时刻边界。纤维材料算作新质坐褥力的典型代表，其发展贪图是通过时刻创新和破裂，充分行使材料科学、物理化学、电子信息、系统科学等多学科学问，基于耦合和杂化理念，创制纤维新材料，工作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，接续着当年生存。从自然纤维的质朴，到合成纤维的千般，再到智能纤维的奇妙，纤维材料每一次时刻创新和发展，王人不断为东谈主类生存增添新的颜色，带来新的惊喜。
如今，纤维材料科学已成为多学科交叉的谋划前沿，纤维时刻也成为当代工业发展的伏击构成部分。咱们期待，更多先进纤维材料为坐褥生存带来便利，为中国产业转型升级注入苍劲能源。
（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、纤维材料改性国度要点实验室主任；历久从事纤维材料的复合化、功能化和智能化谋划人妖，残暴并设置了热塑性团员物纤维功能化设计想路和全历程功能化时刻体系，创建了介不雅迷惑制备智能纤维的新规范；获国度时刻发明奖二等奖、国度科技逾越奖二等奖、何梁何利科学与时刻后生创新奖、世界创新争先奖状等）