下一代纺织品，我们要抢占哪些制高点？

“人形机器人研发，离不开功能性纺织品的加持；未来普通家庭的窗帘，可能都会具有白天吸声储能、晚上自动降噪的‘神奇智能’……”上海第二工业大学副校长、东华大学教授丁彬近日在向《中国纺织报》记者介绍高端纺织品攻关时，介绍了“下一代纺织品”的神奇未来和其发展的最新情况。

所谓“下一代纺织品”，是在传统功能上实现了性能跨越式提升,或能开创全新应用领域、赋予纺织品全新特殊性能的先进纺织材料。

丁彬谈到，纺织品既是贯穿人类生活的基础材料，也是推动工业发展的重要支柱。近年来，从美国成立的革命性纤维与织物制造创新机构，到德国的future TEX（未来纺织）计划，世界各国都在积极推动纺织产业升级，以抢占高端纺织品制高点。而这些高端纺织品，也是我国现代化建设重点攻关领域。

提升纺织品传统功能

“机器人的体内有大量芯片，工作时会发热，需要有气体流动把温度降下来，但又不能进水，因此机器人产业将需要大量防水透气的功能性纺织品。”在介绍“类皮肤”高效能湿管理纺织品时，丁彬介绍，把汗液、湿气从人体表面排出是纺织品基本传统功能，但存在着透湿性差、汗液渗透慢、易反向回渗等问题。因此，在防水透湿功能方面，他所在的研发团队将自主合成的含氟聚氨酯通过静电纺丝技术制成纳米纤维膜，其结构具有稳定疏水小孔，能阻止高压液态水渗透，同时这种超薄高孔隙率结构又能促进水蒸气传输，赋予纺织品高透湿量的特性。

在单向导湿方面，研发团队利用含氟或不含氟聚氨酯特性，在纤维膜内形成疏水-亲水润湿仿生多层级孔径梯度结构，其单向导湿指数高达1245%，水分蒸发率是目前商业化吸湿排汗面料的两倍。这种优异的水分子单向运输能力为下一代智能吸湿排汗纺织品的开发提供了创新解决方案。

丁彬表示，下一代湿管理纺织品颠覆了目前纺织品防水、排汗的传统功能，在将来机器人防水透气皮肤、低空经济领域，以及老龄化需求的防褥疮床垫等都有广阔的应用空间。这种对纺织品传统功能的提升还体现在下一代保暖、降温等高舒适性的热管理纺织品领域。

“我们通过冷冻纺丝技术制备出的保暖纤维，具有与北极熊毛相同的多孔芯层和致密壳层结构，可防止热量散失，拉伸强度和可编织性能超强。在同等保温性能条件下，这种仿北极熊毛织物只有普通羽绒服1/5左右的厚度，为制造高效耐用的薄型保暖纺织品奠定了基础。”谈到高舒适性的热管理纺织品研发，丁彬介绍，学校研发团队研制的一步纺丝成型卷曲纳米纤维絮片，体积密度小于3毫克/立方厘米,孔隙率大于99%,热阻超过5A级羽绒25%。用这种材料制成的厚型高效保暖纺织品在高原作业、极地科考、冷链运输等领域将有丰富的应用场景。

开创传统材料新应用

陶瓷材料的纺织化应用，展现了跨学科创新的无限可能。陶瓷具有优异的隔热性能，开发轻质、高效陶瓷热防护纺织品以满足太空探索、新能源电池、应急救援等领域日益增长的隔热需求，是开创传统材料创新应用的典型实例。

谈到轻质高效热防护纺织品的研发，丁彬表示，研发团队将陶瓷中活性的、多价态的碳原子进行惰性保护，形成具有线性结构分子的长链，并进一步创制出硅基、钛基、锆基全新分子结构范式，在此基础上研发的柔/弹性陶瓷纤维纺织品耐温可达1300℃，密度仅有350克/立方米，为开发下一代更耐高温、更轻质、多功能集成的智能热防护纺织品打下了基础。比如，用陶瓷纤维防火毯扑灭锂电池自燃时，尽管毯内温度已达上千摄氏度，但毯外温度仍保持室温，解决了新能源汽车灭火的难题，防止了次生灾害的发生。

日常生活环境中，从低频到高频的噪音危害无处不在。吸声波段窄、低频吸音差、功能单一是当前吸声纺织品的瓶颈。丁彬介绍，宽频吸音和多功能集成是下一代吸音降噪纺织品发展的方向。研发团队一方面在海绵纤维中构筑纳米片共振结构，耗散低频声波，实现宽频降噪；另一方面，研发摩擦电纤维复合织物，通过声-电-热能量转化，实现多功能智能降噪。例如，用这种智能吸音纺织品打造的智能汽车静音舱，能通过声音转换与储能为车载设备供电。

“辐射在我们身边也无处不在。一方面要持续研发无毒轻便、宽频高效、舒适耐用的电离/非电离辐射屏蔽纺织品；另一方面要利用红外线、紫外线等可用辐射波段，开发长效、自适应冷/热可调节穿戴，是下一代辐射调控纺织品发展的方向。”丁彬表示，对于可利用的辐射，研发团队受到向日葵花盘的启发，研发的气凝胶储能超细纤维膜具有广波段辐射吸收和出色热管理性能，相比远红外发热织物，升温效率提高了73%，为开发下一代辐射降温/制热纺织品找到了方向。

研制特殊功能新材料

“我们利用喷涂-超声波焊接工艺，使棉纤维表面变得粗糙并覆盖有颗粒，形成汗液蒸发通道，开发出的‘类汗腺’织物，可加速人体的汗液蒸发，促进皮肤降温。用这种材料制成的降温纺织品较传统棉织物可降低皮肤温度约2℃。”丁彬介绍，通过汗腺蒸发降温原理，研发团队进一步研制了冷/热调节纺织品。通过水分吸收控制纤维表面疏水通道的打开与关闭，来调控人体与外界的热对流交换，实现冷/热调节，为下一代开发从-40℃到+40℃宽温范围内对人体进行舒适性热管理的智能纺织品提供了新材料。

分离吸附是非织造材料非常重要的应用领域。丁彬告诉记者，对于空气过滤，研发团队开发的纳米蛛网纺织品能产生独特的空气滑移效应，可满足空气过滤材料高效低阻的需求，为下一代高效低阻空气过滤纺织品创新了材料。对于油水乳液分离，研发团队一方面仿效银叶菊叶蜡质表面超疏水多孔道结构，通过纳米单体颗粒原位聚合，研制了油包水乳液分离纳米纤维纺织品；另一方面仿效鱼鳞超亲水含黏液表层，通过静电喷雾纺丝，研制了水包油乳液分离纳米纤维纺织品。这些纳米纤维纺织品在同等渗油通量条件下具有更高的截水效率，是下一代高效油水乳液分离纺织品首选材料。

“下一代分离吸附纺织品发展的另一关键是开发吸附性能优异的可再生吸附材料，以克服常用吸附材料——活性炭带来的二次污染、不可再生、吸附速率差、吸附量有限的缺点。为此，我们提出了‘白活性炭’概念，使用先进纺丝技术，让单纤维产生多孔，研制了多孔陶瓷纤维纺织品。这种分离吸附材料具有活性炭同等的吸附比表面积。在使用过程中如果吸附饱和了，可以利用其耐温1000℃的特性，经过简单煅烧，即可实现重复使用、无限回用。它不仅能替代活性炭，甚至还能作为分子筛纺织材料，在海水提铀、氙／氪分离、药物纯化等领域实现精细化、高值化应用。”丁彬说。