隨著物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)的融合，纖維科學(xué)已經(jīng)成長為一個(gè)多學(xué)科的研究前沿，而纖維技術(shù)也成為影響和引導(dǎo)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展方向的重要組成部分，纖維材料顯示出作為智能和高功能材料的巨大潛力。中國科學(xué)院院士、東華大學(xué)材料學(xué)院院長朱美芳日前表示，纖維產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入新賽道，原料、聚合、加工、成形過程被賦予科技、環(huán)保、智能新概念，以智能化、超性能、綠色為特征，對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)集群起到高滲透性、顛覆性、變革性提升效果的新一代纖維將是研究方向。

　　新型氣凝膠纖維、殼聚糖納米纖維等新型纖維材料在智能紡織品領(lǐng)域?qū)�發(fā)揮重要作用，激光輔助熔噴技術(shù)的應(yīng)用可大幅減少一次性醫(yī)用口罩生產(chǎn)中對于聚丙烯的消耗。

新型氣凝膠纖維可實(shí)現(xiàn)

數(shù)字紡織品的信息加密功能

　　信息時(shí)代，在軟件、設(shè)備中對信息加密已經(jīng)習(xí)以為常，如果服裝中也能信息加密，就能實(shí)現(xiàn)如同科幻片里的特工一樣炫酷的效果。

　　近期，中科院蘇州納米所張學(xué)同研究員課題組以Kevlar納米纖維為原料，通過液晶紡絲、動(dòng)態(tài)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變、冷凍干燥、冷等離子體疏水等步驟，制備了不同砌塊取向度的納米Kevlar液晶（NKLC）氣凝膠纖維，該成果將科幻照進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。

　　超疏水NKLC氣凝膠纖維可以在氣凝膠和凝膠狀態(tài)之間循環(huán)轉(zhuǎn)換，而不同砌塊取向的凝膠纖維在偏振光下顯示出不同的亮度�；�于這些性能，用高低取向的 NKLC氣凝膠纖維機(jī)織或刺繡的數(shù)字紡織品可以在1m2內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)6.0Gb的信息加密和按需解密。

　　研究人員提出了一種信息存儲(chǔ)紡織品方案，用兩種不同砌塊取向的氣凝膠纖維表示0和1，每8根氣凝膠纖維組成一個(gè)字節(jié)。一個(gè)字節(jié)的長度8根纖維的直徑之和，寬度根據(jù)機(jī)織方式計(jì)算。如果光纖直徑為10μm，字節(jié)寬度為2μm，那么每平方厘米的信息織物可以存儲(chǔ)62.5萬字節(jié)，每平方米可以存儲(chǔ)6.0Gb的信息。由于該數(shù)字紡織品可存儲(chǔ)大量的信息，且顯示出良好的信息安全性，故其在信息加密、按需解密等方面具有一定應(yīng)用潛力。

冷暖自知，溫度自調(diào)節(jié)智能服裝

大幅提升穿著者舒適度

　　卡塔爾世界杯的現(xiàn)場，主辦方在露天修建了空調(diào)，使處在熱帶沙漠的卡塔爾體育場內(nèi)保持了舒適的溫度。除了安裝空調(diào)這種豪橫的降溫措施，香港理工大學(xué)紡織及服裝學(xué)院范金土教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款能夠隨著溫度改變而自適應(yīng)調(diào)節(jié)溫度的服裝，不僅能夠夏季清爽，還能冬季保暖。

　　該服裝由傳統(tǒng)紗線編織而成，正面和背面有矩形鏤空，這些鏤空上覆蓋有致動(dòng)器。這些致動(dòng)器由大量金屬和塑料制成的超薄輕質(zhì)條帶組成，當(dāng)佩戴者感到溫暖時(shí)，這些條帶向外卷曲，使人的體溫降低。相反，當(dāng)佩戴者感到寒冷時(shí)，條帶變平，抑制熱量溢出。

　　聚乙烯（PE）的主鏈上有許多C—C鍵，其線性熱膨脹率比典型紡織材料（例如尼龍和聚酯）高得多。在PE薄膜上沉積金屬層，就得到了雙層結(jié)構(gòu)。在炎熱的環(huán)境中，下層的PE膜會(huì)膨脹，但上層的金屬層幾乎不會(huì)發(fā)生變化。兩層材料的熱膨脹能力不匹配，異構(gòu)雙層致動(dòng)器將向環(huán)境彎曲。在此過程中，鏤空部分可以直接將人體紅外輻射傳遞到環(huán)境中，同時(shí)增強(qiáng)空氣對流和汗液蒸發(fā)，強(qiáng)化散熱效果，以達(dá)到冷卻的目的。在寒冷的環(huán)境中，金屬化的PE薄膜致動(dòng)器將恢復(fù)其原始的扁平形狀。在這種狀態(tài)下，致動(dòng)器可以將紅外體輻射反射回皮膚，同時(shí)抑制由其低紅外發(fā)射率引起的外表面（Cu層）的紅外輻射，從而有助于抑制身體散熱并保持身體溫暖。

殼聚糖基自供電傳感纖維

可用作家居智能開關(guān)

　　殼聚糖是由廢蝦殼中提取的甲殼素，經(jīng)脫乙酰得到的產(chǎn)物，近期，中國科學(xué)院北京納米能源研究所王中林院士和董凱副研究員就利用殼聚糖，進(jìn)一步制備成納米纖維，并通過靜電紡絲包芯紗技術(shù)將殼聚糖納米纖維緊緊包裹在鍍銀錦綸紗上，制備出殼聚糖基自供電傳感纖維。

　　殼聚糖基自供電傳感纖維具有超輕、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。其長度為20cm，重量僅為0.023g，且可以承受200g的重量而不斷裂。此外，由連續(xù)靜電紡絲技術(shù)制得的殼聚糖納米纖維殼材料牢固地附著在導(dǎo)電紗周圍，有利于生產(chǎn)非常柔軟、穩(wěn)定的殼聚糖基自供電傳感纖維。即使打結(jié)再解開后，該纖維仍然具有完整、包裹緊密的結(jié)構(gòu)。殼聚糖基自供電傳感纖維的力學(xué)性能與纖維中芯導(dǎo)電紗的力學(xué)性能相似，可以通過調(diào)整或更換導(dǎo)電紗來控制纖維，以滿足不同場景下的性能要求。基于殼聚糖的自供電傳感纖維可以集成到服裝中用作自供電傳感器，研究人員將該裝置作為智能開關(guān)傳感器控制家用電器（如臺(tái)燈、監(jiān)視器、風(fēng)扇和加濕器等）的啟動(dòng)和關(guān)閉，顯示出其在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

激光輔助熔噴技術(shù)減少一次性醫(yī)用口罩

80%的聚丙烯消耗

　　聚丙烯纖維是目前應(yīng)用于口罩等空氣過濾領(lǐng)域的核心材料。每個(gè)一次性醫(yī)用口罩消耗約0.7g 熔噴聚丙烯纖維；而在全球疫情背景下，每年僅口罩就消耗超過115萬噸聚丙烯，并產(chǎn)生相等質(zhì)量的白色垃圾。降低聚丙烯纖維直徑可顯著提升過濾性能并降低材料的消耗量�；�于此，清華大學(xué)材料學(xué)院伍暉副教授與清華大學(xué)航空航天學(xué)院趙立豪副教授團(tuán)隊(duì)合作，提出了一種新型熔噴技術(shù)，用于制備聚丙烯納米纖維。該方法在傳統(tǒng)熔噴的基礎(chǔ)上，通過CO2激光快速加熱噴絲孔處聚丙烯熔體，使之處于過熱狀態(tài)以極大地降低其粘度，進(jìn)一步獲得了熔噴聚丙烯納米纖維材料�；�于此技術(shù)，性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的一次性醫(yī)用外科手術(shù)口罩所消耗的聚丙烯纖維質(zhì)量從每片約需0.7g下降到每片約需0.13g，降低了80%。

　　激光輔助熔噴聚丙烯納米纖維膜具有良好的空氣過濾性能。面密度為3.9g/m2的聚丙烯納米纖維膜的PM0.3過濾效率達(dá)到 95%以上；而實(shí)現(xiàn)相同過濾效率，傳統(tǒng)口罩中聚丙烯纖維的面密度需達(dá)到20g/m2以上。此外，激光輔助熔噴與傳統(tǒng)熔噴兼容性良好，可實(shí)現(xiàn)激光輔助熔噴聚丙烯納米纖維的連續(xù)制造。