从保护“蓝朋友”消防员的消防服，到“制造业皇冠上的明珠”大飞机制造，在事关国计民生的众多领域，都有纤维科技的支撑。

可以说，纤维新材料的技术创新和纺织产业链的协同创新，关系到国家安全和国民经济发展的诸多领域，是我国实现“制造强国”的重要支撑，也是制造业创新发展的重点领域之一。坚定不移地推进科技创新，则是我国化纤行业新时期实现高质量发展的核心。

功能性材料技术研究全球领先

多年来，我国功能性纤维材料技术持续升级，目前已处于全球领先水平。尤其是在一些处于全球前沿、功能性材料研发领域，我国已取得不少突破。

“以国家重大战略需求以及材料与纤维学科发展前沿为导向”，近年来，中国科学院院士、东华大学材料科学与工程学院院长朱美芳率领研究团队，围绕智能纤维柔性化、功能纤维智能化、通用纤维功能化方面进行深入研究。

朱美芳解释，智能纤维柔性化涉及到可控设计、器件化、微型化等技术；功能纤维智能化涉及到电子信息、环境响应（变色、调温、调湿）、能量管理（热、光、电）纤维、智能服装与器件系统等技术；通用纤维功能化涉及到人体舒适度、安全防护、卫生保健、耐久美观等方面。

朱美芳重点介绍了具有轻质隔热特点的凝胶纤维、可进行能量管理的相变纤维，以及具有能量储存功能的碳基纤维；介绍了凝胶纤维柔性纳米纤维桥连气凝胶构筑、柔性气凝胶纤维的构筑及其关键性能；介绍了相变纤维材料PEG/A-HNTs复合材料的研究及其热管理性能；介绍了碳基纤维石墨烯纤维及其储能器件、碳纳米管纤维及其纱线和织物的制备等。

以柔性纳米纤维桥连气凝胶构筑为例，朱美芳解释，这种技术要克服无机气凝胶绝热性能好但性脆的问题，其关键点，是要形成多尺度“软-硬”杂化结构设计和调控。该技术以大孔纳米纤维网络为模板，通过溶胶凝胶法原位生长一种纳米颗粒，新一步形成介孔团簇网络，通过调节MTMS的添加量，形成具有纤维桥连结构的双网络气凝胶。

她进一步解释：“柔性纳米纤维桥连气凝胶的力学性能好，具有优异的抗拉性能，能经受弯折、卷绕和折叠等大弯曲应变却不破裂，同时还有优异的可加工性，可以被切割、裁剪成所需要的任何形状。”

“加大纤维材料前沿科技的研发，很值得做。比如，功能与智能纤维中的可穿戴器件，虽然目前规模不大，但是应用前景值得期待。”朱美芳强调，“未来的纤维科技，将由‘小纤维’概念变为‘大纤维’改变，将集成多学科技术，集合功能性、集成性、智慧性、导电性和响应性，形成‘五位一体’。未来，纤维技术将会无处不在，将与材料、电子、信息、机械等多个学科技术实现交叉融合，将以智能化、超性能、绿色化为特征，对传统产业形成高渗透性、颠覆性、变革性，从而形成新一代中国纤维的竞争力。”

智能纤维与可穿戴制品

智能纤维是指能够感受外界环境或内部状态所发生的变化（传感性），通过自身或外界的反馈机制（反馈性），做出主动响应（响应性）的纤维材料。例如，变色纤维，作为一类具有特殊组成或结构的、在光、热、电、力等外界条件刺激后可以自动改变颜色的功能纤维，以其高附加值和高效益特性引来学术界和工业界的广泛关注，在安全领域和防伪领域显现出巨大的应用前景。

智能纺织品包括银、铜、镍等导电材料。智能纤维是用纱线和机织或针织交互材料制成的，可以与环境或用户交互。此类纺织品也称为电子纺织品。智能结构是一种传统结构，具有附加的交互功能，如发电或存储、传感、射频功能、人机界面元素和/或辅助技术。

关于智能纤维与可穿戴制品的发展，2018年到2019年，美国国防先进研究计划局、英国国防部和韩国电气研究院先后启动了在服装上利用纤维电子与纺织电子技术实现先进功能的研究工作。与此同时，相关技术被美国商务部列入出口管制框架，可见其基础研究和产业应用对科技发展和国家安全的重要性。我国智能纤维的发展应立足“杂化”与“智能化”，系统布局传感、能源、脑机接口用纤维，研究通用多元多结构纤维材料智能化及在智能可穿戴设备中的应用集成。

1.传感纤维

传感纤维是一类能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出的纤维器件。按照感知信息不同，分为应变传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、汗液传感器等。传感纤维可以与衣物进行集成，实现可穿戴的功能，能够实时监测人体的生理信息或环境信息，在健康监测、软体机器人、人机交互等领域具有重要的应用价值。已有研究者将荧光分子引入到商业化高分子中实现了高度灵敏的光学纤维传感器，纤维能够快速且可逆地响应周围环境湿度，并产生肉眼可观察的荧光颜色变化。实现湿度的定量化“时空”实时跟踪，为集成化柔性新系统构筑提供新的研究思路。

2.能源纤维

能源纤维是指能够产生能量效应的纤维，按照其功能属性又可划分为发电纤维和储能纤维。

发电纤维是一类可以将光能、机械能等转化为电能的纤维器件。依据不同器件的工作原理和结构，发电纤维主要包含纤维太阳能电池和纤维纳米发电机。纤维太阳能电池能够将光能转换成电能。纤维太阳能电池包含纤维染料敏化太阳能电池、纤维聚合物太阳能电池和纤维钙钛矿太阳能电池。研发高导电率的纤维电极材料是发展发电纤维的关键。新型的钙钛矿太阳能电池是一种全固态、高效率的太阳能电池，有望进一步提升纤维太阳能电池的能量转换效率。纤维纳米发电机将机械能转换成电能，其主要包含纤维摩擦纳米发电机和纤维压电纳米发电机。

储能纤维是指可以将电能转换成其他形成的能量并进行存储的一类纤维器件。它主要包含纤维超级电容器和纤维锂离子电池，这些储能纤维将电能转换为化学能进行存储。纤维超级电容器比纤维锂离子电池更加容易制备，研究也更加广泛。连续化制备纤维电极是批量生产纤维基超级电容器的关键。已有研究者将可连续制备的碳纳米管纤维和商业化的棉线混合编织获得导电织物，并沉积导电高分子材料，通过织物超级电容器存储的电能可以为小型用电器LED灯进行供能，这极大促进可穿戴电子产品的发展。

文章来源： 前沿材料PLUS，市场分析，中国纺织报