文| 本報記者 同黎娜
編輯| 王亦一
從保護“藍朋友”消防員的消防服，到“制造業皇冠上的明珠”大飛機制造，在事關國計民生的眾多領域，都有纖維科技的支撐。可以說，纖維新材料的技術創新和紡織產業鏈的協同創新，關系到國家安全和國民經濟發展的諸多領域，是我國實現“制造強國”的重要支撐，也是制造業創新發展的重點領域之一。堅定不移地推進科技創新，則是我國化纖行業新時期實現高質量發展的核心。行業在前沿材料科技創新方面有哪些新進展？在民用纖維功能化方面取得了哪些新成果？配套“高精尖”制造業的高性能纖維技術現階段需要把握哪些關鍵點……7月8日，中國化纖科技大會（泰和新材2022）暨《化纖工業高質量發展的指導意見》宣貫會在纖維新視界直播間舉辦。據統計，當日在線參會人次累計達到近1.5萬。本屆會議由中國化學纖維工業協會、中國紡織工程學會和煙臺泰和新材料股份有限公司共同舉辦。會議以“守正創新、綠色發展”為主題，就以上熱點問題進行了深入探討。多年來，我國功能性纖維材料技術持續升級，目前已處于全球領先水平。尤其是在一些處于全球前沿、功能性材料研發領域，我國已取得不少突破。“以國家重大戰略需求以及材料與纖維學科發展前沿為導向”，近年來，中國科學院院士、東華大學材料科學與工程學院院長朱美芳率領研究團隊，圍繞智能纖維柔性化、功能纖維智能化、通用纖維功能化方面進行深入研究。朱美芳解釋，智能纖維柔性化涉及到可控設計、器件化、微型化等技術；功能纖維智能化涉及到電子信息、環境響應（變色、調溫、調濕）、能量管理（熱、光、電）纖維、智能服裝與器件系統等技術；通用纖維功能化涉及到人體舒適度、安全防護、衛生保健、耐久美觀等方面。朱美芳重點介紹了具有輕質隔熱特點的凝膠纖維、可進行能量管理的相變纖維，以及具有能量儲存功能的碳基纖維；介紹了凝膠纖維柔性納米纖維橋連氣凝膠構筑、柔性氣凝膠纖維的構筑及其關鍵性能；介紹了相變纖維材料PEG/A-HNTs復合材料的研究及其熱管理性能；介紹了碳基纖維石墨烯纖維及其儲能器件、碳納米管纖維及其紗線和織物的制備等。以柔性納米纖維橋連氣凝膠構筑為例，朱美芳解釋，這種技術要克服無機氣凝膠絕熱性能好但性脆的問題，其關鍵點，是要形成多尺度“軟-硬”雜化結構設計和調控。該技術以大孔納米纖維網絡為模板，通過溶膠凝膠法原位生長一種納米顆粒，新一步形成介孔團簇網絡，通過調節MTMS的添加量，形成具有纖維橋連結構的雙網絡氣凝膠。她進一步解釋：“柔性納米纖維橋連氣凝膠的力學性能好，具有優異的抗拉性能，能經受彎折、卷繞和折疊等大彎曲應變卻不破裂，同時還有優異的可加工性，可以被切割、裁剪成所需要的任何形狀。”“加大纖維材料前沿科技的研發，很值得做。比如，功能與智能纖維中的可穿戴器件，雖然目前規模不大，但是應用前景值得期待。”朱美芳強調，“未來的纖維科技，將由‘小纖維’概念變為‘大纖維’改變，將集成多學科技術，集合功能性、集成性、智慧性、導電性和響應性，形成‘五位一體’。未來，纖維技術將會無處不在，將與材料、電子、信息、機械等多個學科技術實現交叉融合，將以智能化、超性能、綠色化為特征，對傳統產業形成高滲透性、顛覆性、變革性，從而形成新一代中國纖維的競爭力。”高性能纖維材料的發展水平，是衡量一國纖維科技發展水平的一大關鍵指標。我國高性能纖維材料技術水平穩步提升，目前，我國已成為全球高性能纖維材料重要的生產大國。“在科技創新驅動下，我國化纖工業實現了很多‘從0到1’的突破。尤其是高性能纖維制備技術實現飛躍，目前正在實現‘從有到優’的蛻變。”國家先進功能纖維創新中心主任王玉萍介紹，我國相繼攻克了碳纖維、對位芳綸制備技術，聚酰亞胺纖維產業化關鍵技術及自主設備也實現了“從無到有”。芳綸是三大高性能纖維之一，包括對位芳綸和間位芳綸。其中，全球間位芳綸的年產能目前約為5萬噸，已廣泛應用到安全防護、航空航天、汽車及軌道交通、海上風電等領域，也是應用最廣泛的一種耐高溫阻燃纖維。煙臺泰和新材料股份有限公司是芳綸龍頭企業之一，其產品既有對位芳綸又有間位芳綸。該公司間位芳綸事業部副總經理關振虹介紹，我國間位芳綸工程化技術目前已趨于成熟，逐漸建立起國產化產品體系和技術標準，實現了對進口產品的替代。關振虹介紹，在性能提升方面，泰和新材生產的間位芳綸提升了纖維強度和伸長指標，增加面料柔軟性及抗撕破性能；解決了纖維染色問題，如采用原液著色及超臨界二氧化碳染色技術，生產出了有色產品。據了解，泰和新材在原液著色芳綸的產業化方面取得一定進展。“公司的間位芳綸色絲品種比較齊全，已有260多個色號。”她說。關振虹還介紹，在跨界應用方面，間位芳綸的應用已從一維走向二維。比如，芳綸隔膜具有優異的吸液、耐高溫和離子電導率高等性能，能夠有效提升電池的循環和倍率性能，可制造出更輕薄小巧的高容量電池，在新能源及高端消費品領域有很大的發展機會。下一步，間位芳綸行業技術創新方向什么？關振虹介紹，要注重纖維性能的提升和多功能化改性；要進一步實現產品制造的規模化和高效化，構建從原料到終端的產業鏈一體化發展模式，進一步聚焦鏈條上的“卡脖子”問題。碳纖維則是“高性能纖維之王”。要想制備出質量穩定、性能優異的碳纖維，原絲制備技術非常關鍵，炭化技術也至關重要。要把原絲實現炭化，需要經過炭化工藝。在這個過程中，低溫炭化爐、高溫炭化爐的技術水平則很關鍵。西安富瑞達科技發展有限公司是一家專業生產炭化爐的企業。該公司總經理劉永華介紹，不管是低溫炭化還是高溫炭化，爐膛結構、使用材料、溫區設置等多重因素，都會對炭化質量形成影響。劉永華進一步介紹：“近幾年，國產炭化爐技術不斷提高，尤其是隨著碳纖維企業單線生產規模的突破，炭化爐也呈現出大型化趨勢。在接下來的產業化中，低成本化將是碳纖維企業的一大目標。相應的，國產裝備的自動化、節能化和數字化將成為趨勢，將助力碳纖維企業進一步穩定產品質量，降低成產成本，提高競爭力。”事實上，國產碳纖維的產業化進程，一直體現出典型的自主技術驅動特征。一家江蘇碳纖維企業負責人向記者表示：“2021年至今，國產碳纖維迎來了難得的‘黃金時期’，產品連續幾年供不應求，價格大幅上漲。行情火熱的原因是什么？下游需求的拉動當然很關鍵，同時也得認識到，這些年，以龍頭企業為代表的國產碳纖維企業持續攻堅克難，埋頭苦練內功，一步步把關鍵技術都掌握在自己手里，突破了該領域的‘卡脖子’技術，為國家重大戰略貢獻了力量。國產碳纖維企業從一起步，就深知被國外搞‘三封鎖’的艱難和痛苦，就深知關鍵技術是買不來的，就深知必須實現自主創新。”從行業整體看，當前，我國化纖行業整體技術水平已步入國際先進行列，國際競爭力進一步增強。這背后離不開化纖科技水平的持續進步和驅動。同時，現階段，我國在關鍵戰略材料、先進基礎材料、前沿新材料等領域都出臺了一系列新政策，也將為下一階段行業繼續推進技術創新帶來更多新機遇。國家發展改革委產業司一級巡視員夏農指出，當前，我國化纖行業在科技創新、綠色發展、智能制造等領域取得長足發展，特別是纖維新材料不斷突破，從原料端極大引領了紡織工業的技術進步和價值提升，不僅滿足了人民對美好生活的新需求，還對航空航天、風力和光伏發電、海洋工程、環境保護、安全防護、交通運輸等領域的高質量發展提供了有力支撐。夏農強調，“十四五”期間，化纖行業要繼續堅定不移推進科技創新，圍繞常規產品關鍵裝備“補短板”，圍繞先進纖維材料“強弱項”，圍繞功能性差別化纖維“鍛長板”。工業和信息化部消費品司一級巡視員曹學軍介紹，“十三五”以來，我國化纖產業科技創新成效明顯，行業4項關鍵核心技術成果獲得國家科學技術獎，行業在技術、產能、產品上都取得了很大突破。“十四五”期間，行業要構建高端化、智能化、綠色化現代產業體系，我國要全面建設化纖強國。圍繞發展目標，《化纖工業高質量發展的指導意見》中也提出了提升產業鏈創新發展水平、推動纖維新材料高端化發展、加快數字化智能化改造、推進綠色低碳轉型、實施增品種提品質創品牌“三品”戰略五個方面的重點任務。“《指導意見》中突出了四個方面的特點，其一就是要堅持科技創新在產業發展中的核心地位。”曹學軍強調。“綜觀我國化纖工業70多年發展史，每個發展階段都離不開科技進步。”中國紡織工業聯合會副會長端小平指出，“現階段，我國化纖工業整體技術水平已步入由跟跑逐步走向與世界領先水平并跑的新階段，為我國的經濟發展、民生改善、生態優化和國家安全提供了強有力的支撐。”“全面開花。”談及近年來化纖工業在技術進步方面的突出表現，端小平用這幾個字形容。端小平介紹，“全面開花”體現在以下幾個方面：一是功能性纖維材料技術持續升級，處于全球領先水平；二是生物基纖維材料技術顯著提高，正處于加速發展階段；三是高性能纖維材料技術穩步提升，我國已成為全球高性能纖維材料重要的生產大國；四是循環再利用纖維技術不斷創新，處于國際領先地位。
“化纖工業在‘十四五’以及更長時期的發展，對加快科技創新提出了更為迫切的要求。接下來，行業要將原始創新能力提升擺在更加突出的位置，努力實現更多從‘1到N’和‘從0到1’的突破，進一步鞏固并擴大我國化纖工業在全球的優勢地位。”端小平強調。
文章來源：中國紡織報
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