證券時報網
張一帆
2025-02-23 18:21
朱美芳
乍看只是一塊小小的布，摸上去和普通面料無異，可接上電極后，短短幾分鐘，指尖便會感受到陣陣暖意。
這塊布有何玄機？
“這是柔性電熱織物。緯線材質是導電碳納米管纖維，是由廢棄植物中提取的木質素制備的。”中國科學院院士、纖維材料改性國家重點實驗室（現為先進纖維材料全國重點實驗室）主任朱美芳介紹，這種材料適應于極寒環境，可收集太陽能并將其轉換為熱能。
近日，在上海證券報聯合權威機構、頂級專家資源主辦的“上證·院士說”活動現場，朱美芳圍繞纖維材料與智能傳感相關話題作了分享。
從非糧生物基材料到柔性電熱織物，這個變廢為寶的閉環鏈路，為纖維材料的可持續循環利用提供了巨大的想象空間。此外，近年來還有許多先進纖維材料在實驗室誕生并實現產業化應用，突破了人們以往對纖維的認知。
“做接地氣的科研”
自1982年考入中國紡織大學（東華大學前身）化纖系，朱美芳至今已深耕纖維材料三十余年。她是我國化纖產業發展的見證者，更是推動者，被稱為“纖維女俠”。
“大概剛工作的第五天，老師就帶我到江蘇張家港的一家滌綸廠去解決問題。當時這家企業新建不久，生產不‘靈’，經常出現次品或者設備頻繁停車。”朱美芳回憶道，這次經歷讓她深切感受到科研成果對于產業的重要性。“做接地氣的科研”這一信念深深融入了朱美芳的學術基因。
三十多年里，她提出并建立了熱塑性聚合物纖維功能化設計思路和全流程功能化技術體系，解決了合成纖維兼具功能性和舒適性的難題，創建了介觀誘導制備智能纖維的新方法，推動了我國纖維質量“由低到高”、產業“由大到強”。她的成果在全國30多家企業實現了產業化，取得了顯著的社會和經濟效益。
“只有深入到企業才能發現問題，這也是科研的魅力所在。”她說：“纖維材料的研究還需要與后道做器件、做應用場景的學科相協同，將材料研究與終端應用更好地結合起來，實現多學科交叉融合。”
談及對企業布局高性能纖維材料領域的建議時，朱美芳認為，企業需預先充分調研產品的應用場景、了解市場需求。如果仍下決心要布局，則要重視科技投入，并持之以恒。“希望今后有更多企業可以創造新產品、開辟新市場，不僅僅是跟隨已有的產品方向。”
中國紡織工業聯合會發布的數據顯示，當前我國高性能纖維已打破發達國家技術壟斷，產能占世界三分之一以上。以三大高性能纖維為例，現已有不少A股上市公司布局：碳纖維方面，制造與應用企業有吉林化纖、中復神鷹、中簡科技等；芳綸纖維方面，有泰和新材、中化國際、楚江新材等企業；超高分子量聚乙烯纖維方面，現有同益中、南山智尚、中國石化、康隆達等公司涉足。
從“小纖維”到“大纖維”
在推動科技創新與產業創新融合的進程中，AI大模型能否在科研中助力新型纖維材料的發現？
“如果想讓AI服務于纖維材料領域的科學研究，仍需要依賴前期大量的實驗數據積累，且是有標識的數據，然后再結合算法、算力等。這不是某一單位或一個小團隊能實現的，還需解決數據共享、科技倫理、政策協調等層面的問題。”朱美芳說。
不過，為降低人們走近纖維材料科學的門檻，朱美芳所在的東華大學纖維材料改性國家重點實驗室，與清華大學自動化系師麗教授團隊等，在2024年10月聯合發布了國內首個針對纖維行業的知識大模型“纖貝”（AlphaFiber 1.0）。目前，“纖貝”已實現纖維領域精準信息的供給和自動化內容生成，為纖維材料科學普及提供了強有力的幫助。
朱美芳表示，新型纖維材料作為新質生產力的典型代表，正加速向著智能化發展，在戰略性新興產業與未來產業領域具有巨大的發展潛力。
纖維如何實現智能化？朱美芳介紹，傳感器連接了物理世界和數字世界，讓機器成為人類感官的延伸。柔性智能傳感器是未來的發展方向之一。通過雜化技術及結構設計，集感、存、算、饋等功能于單根纖維上，可實現智能傳感纖維與器件的構建。智能傳感纖維具有仿生潛力，可以用于外骨骼機器人和數據處理器等，為高級醫療保健中的挑戰提供獨特的解決方案。
被稱為“織物耳朵”的壓電纖維聲學傳感器、可用于脈搏檢測的雜化纖維電容式壓力傳感器、可用于仿生皮膚自調節及促修復的電阻式溫度傳感器、被成功植入航空發動機試驗件的PEEK纖維織物……當前，學界已經涌現出許多聲學、導電、傳感、致動等功能纖維和智能纖維方面的研究成果。
除了智能傳感，柔性可穿戴設備的能量供給也頗受關注。朱美芳表示，纖維電子柔性化是纖維材料未來的發展方向之一，而實現柔性化、多材料的結合，仍需要與電子學等多學科交叉，推動材料的器件化，滿足不同場景應用需求。面對嚴峻復雜的國際環境，亟待研究范式變革，推動學科、產業深度融合。
上海證券報記者了解到，已有上市公司邁入纖維電池材料科技成果轉化的關鍵環節。例如，泰和新材日前回應投資者關切時表示，該公司與復旦大學合作的纖維鋰電池中試生產線已建成投產。
行業協會也在行動。2024年12月，中國紡織工業聯合會成立了智能纖維與柔性可穿戴工作組，旨在更好整合行業內外優質資源，推動智能纖維與柔性可穿戴全產業鏈的協同創新。
展望未來，纖維創新還將向何處去？
朱美芳認為，未來的纖維，將實現從“小纖維”（fiber）到“大纖維”（FIBER）的轉變。“大纖維”將實現“功能性、集成性、智慧型、導電性、響應性（Functional，Integrated，Brainy，Electronic，Responsive）”五位一體，其內涵是基于材料、電子、信息、機械、生物等學科領域的技術突破與交叉融合，以智能化、超性能、綠色化為特征，具有多功能、多結構、多材料特性。這種“大纖維”，是能對傳統產業集群起到高滲透性、顛覆性、變革性提升效果的新一代纖維。
