王锐

    北京服装学院材料科学与工程学院教授、院长。享受国务院政府特殊津贴专家，北京市有突出贡献科学、技术管理人才，中国纺织学术带头人，科技北京百名领军人才等。长期从事功能性纤维的研发工作。曾获国家科学技术进步二等奖，中国纺织工业协会科学技术进步一等奖，改革开放三十年推动纺织产业技术升级重大技术进步奖，香港桑麻纺织科技奖，中国轻工业联合会科技进步一等奖，光华工程科技奖等。近年发表论文100余篇，取得国家发明专利8项。

    纺织纤维及其制品如服装伴随着人们的一生，与人们的日常生活紧密相连。随着人类生活水平的不断提高，人们对服装的要求早已不满足于起初单一的遮体御寒的基本功能，而是不断朝着舒适、美观、保健防护以及智能等更高要求和标准发展。为了适应社会的发展和人类的需要，应运而生的高感性、舒适性、安全性的纤维正在“迈进”人们的生活，千差万别的多功能性纤维正在改变着人们的生活。

1. 舒适纤维——提高人们生活品质
    随着科技进步及生活水平的提高，人们对衣着及家纺产品的舒适性要求越来越高。例如，如夏季面料希望具有快速吸湿、吸水，同时又具有快干、防紫外线辐射的功能；滑雪运动服需要疏水、轻量又保温等多重功能；游泳运动服要求穿着保形性好，并且为了提高游泳速度，面料需具有弹性和疏水性。纺织材料的舒适性主要包括吸湿性、吸水性、保湿性、疏水性、透气性、轻量保暖性、形状稳定性、伸缩弹性、抗起毛起球性等。据报道，织物的舒适性对人的心理及生理变化有很大的影响。如人们在高湿、高温状态下会有闷热感，会烦躁不安，同时湿热情况下，人体与衣服之间的摩擦力明显增大，使人沉重感增加；寒冷状态下，人的血液循环不畅，导致其运动机能受阻，恐惧感增加。因此，研究者从感官、生理学及人体工学等角度出发，研发出可抵御外界不良刺激，并具有高肌触感和舒适性的功能纤维。例如，为提高疏水型聚酯纤维的舒适性及染色性，通常在聚合不同阶段添加适量的含有吸湿基团共聚单体（SIPE、PEG）及无机成孔剂，并将其纺成高异形截面纤维。由于纤维上或纤维间的毛细通道产生芯吸作用，使其吸水、输水、扩散和挥发速度提高，其织物既具备了天然纤维吸湿性好，穿着舒适的优点，也彻底解决天然纤维因存在当人体排汗量较大时，衣服会紧贴身体，令人感觉湿冷的缺点。美国杜邦公司的Coolmax高舒适纤维示意图见图1，其特别适用于制作高温、高湿作业工装、高竞技运动服、内衣及夏装等。另外，采用全新的纤维截面设计，结合新型纺丝工艺纺制的多孔、高中空纤维，是质轻保暖的功能纤维；添加无机或有机抗菌剂制备的抗菌、防臭纤维，使人们抛弃了异味的尴尬；采用两种或两种以上非相容聚合物共混纺丝制备超细或藕状中空纤维，经后续加工可制成柔软舒适的人造麂皮及其他功能织物。

    随着各类功能纤维的产业化，家纺产品也不断升级。由超细纤维制成的高级清洁布，具有极强的去污、去油、吸水性能，对家具、液晶显示屏、汽车表面等可实现无损伤清洁，采用全消光超细纤维结合织物制造技术，可制备防风、防水、防透视窗帘。通过多种功能纤维复合所制得的高吸水、抗菌除臭毛巾、浴巾，轻量保暖透湿床上用品，防沾、去污、手感良好的家居装饰布等已成为我们生活的“伴侣”，使我们生活更为轻松、安全、舒适。

2 防护纤维——构筑 “安全防线”
    科学技术的进步以及工业现代化的快速发展，使人类可能涉足的空间范围更加广泛， 带给人们高质量物质和精神生活的同时，也不可避免地使人们在工作、生活中面临着越来越多的威胁。这些可能的伤害主要包括物理因素（高温、低温、风、雨、水、火、粉尘、静电、放射源等）、化学因素（毒剂、油污、酸、碱等）以及生物因素（昆虫、细菌、病毒等）。为了抵御各种威胁，人们针对性地运用了各种防护装备来保证身体安全与健康。其中，穿用防护服装是最为重要且行之有效的防护措施之一，它能有效地防止或大大减弱环境中物理、化学和生物等因素给人们带来的伤害，并能提高正常生活环境下人体的健康水平。

    高性能纤维的研发成功为我们的生活构筑了一道坚实可靠的安全防线。芳纶具有阻燃、高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀性等优异特性，是阻燃防护服、高温隔热服、防化学腐蚀服首选材料；碳纤维质轻，复合材料的比模量及比强度较钢和铝合金分别高5倍和3倍，除用于航天航空结构材料，还用于跑车、轻量自行车及体育运动产品等；高强高模聚乙烯纤维质轻、柔软、高强、高模、耐冲击、耐磨、耐腐蚀，是军民两用的防弹、防刺材料；聚酰亚胺纤维阻燃、耐高温，可以做高温防火、防燃服等。以PET和聚己内酯（PCL）制备的一种全新智能反应型纤维成功用于安全带，由于独特的能量监测功能，大大提高了乘客安全性。科学家正在利用仿生原理研究智能“变色龙”军服，能够随环境而改变颜色，实现隐身作战，军用防护服如图2所示。日本帝人公司最近成功地研制出一种高强度安全防护纤维，用这种纤维织制的衣物，具有耐切断、耐刺破、耐磨损以及耐酸碱腐蚀等优点，非常适合在各种危险工作中做防护服使用。为制备抗紫外、抗静电防护服，常在纤维制造过程的不同阶段添加有机、无机抗紫外及抗静电剂，通过功能添加剂的协效作用，实现其防紫外、抗静电目的，满足医药卫生及电子行业的工作者的特殊需求。金属纤维的研制成功，为电磁屏蔽服装提供了最佳原料，也为易接触电磁波辐射的人们提供了安全保证。阻燃纺织品对保护生命及财产安全具有重要意义。

    近年来采用反应型阻燃剂共聚纺制的环保型永久阻燃、难燃纤维已应用于军民两用，特别是消防队员需要高阻燃服装等。随着技术的不断创新，将会有生命体征探测、GPS定位、无线遥控等更多更安全智能防护型纤维及其制品诞生。

3 医用纤维——保护生命
    由于医用纤维对人类健康及生命安全的重要作用，已发展成为一个新兴的产业。医用纤维及其制品主要用于治疗器官衰竭和组织工程修复。由于这些纤维制品与人体密切接触并起治疗作用，因此必须具有一定功能性和生物相容性、耐生物老化性、可生物降解性、可消毒性。

    取之于大自然的海藻纤维具有良好的吸湿性和抗菌性，无毒、无害、安全性高且生物可降解，可用于止血治疗新型材料；甲壳素与壳聚糖纤维与人体组织具有良好的生物相容性，并且具有消炎、止血、镇痛作用，促进肌体组织生长，可被人体内溶菌酶分解而被人体吸收，目前主要用于缝合线、人工皮肤、止血材料等；胶原蛋白纤维可用于人造血管（见图3）、皮肤、肌腱、软骨等，并为这些人体组织提供强度支撑；具有生物可降解性的聚乳酸类（PLA、PGLA等）纤维，可用于药物缓控释制剂载体、外科手术缝合线、人工关节、骨科内固定板、骨螺钉、组织工程支架、神经生长管等。美国科学家最新研制出一种类似于神经组织特征的纤维材料，甚至比人体神经组织更柔软，看起来更加逼真，能够更长时间地停留在人体内，可将光信号和药物直接送到人类大脑组织，而不会损伤周围组织，解决了神经修复术中会不同程度地损伤身体组织的难题。英国研制的具有生物活性纳米玻璃纤维，由其织成的可以传递药物、产生增长因子、对细胞进行治疗的织物，可降低骨骼移植手术失败的风险，成功率可以提高50%以上。随着医用纤维的应用范围的扩大，对人类生命的贡献不可估量。

4 保健纤维——贴心呵护
    随着生活水平的提高，人们对健康重视程度与日俱增，各种有益于健康的保健纤维应运而生。将能有效地吸收阳光并转化为热的碳化锆等陶瓷粒子高比例共混于聚合物中，单独纺丝或与普通成纤聚合物共混纺丝，可制成既可吸收人体发射出的热能，同时又可向人体辐射远红外线的保温蓄热功能纤维；利用共混玉石粉纺制的玉石纤维，可改善血液微循环，促进新陈代谢，消除疲劳及降温作用；在纤维生产过程中，添加一种具有负离子释放功能的纳米级电气石粉末，所制得的纤维具有恒久的负离子发射、抗菌杀菌、除臭等功能；近年开发的竹炭纤维具有超强的吸附力，能吸收有害物质、分解异味和消臭，同时能发射远红外线、释放负离子；利用相变材料与成纤聚合物复合纺丝制备制得的智能调温纤维可根据环境温度实现自动调整，具有舒适保健功能，已成功应用于宇航服；共混纺丝制得的磁性纤维具有永久磁性保健功能，实现“无痛理疗”。随着智能纤维的问世，环境刺激（冷、热、湿、力、电、磁、光及化学刺激等）反应纤维，身体状态监控纤维等将走入寻常百姓家，为人们提供贴心呵护。

5 环保纤维——保护家园
    为了保护人们赖以生存的环境，研发者及生产商更加注重纤维资源的可持续发展及纤维制造过程的环保性，如种植天然彩棉。目前已拥有棕、绿、紫、灰、橙等色泽品种，后序织物不需要染色，是天然的环保绿色纤维，且具有资源可再生优势；新纤维素纤维，也称之为莱塞尔或天丝，是将天然纤维素原料直接溶解在无毒溶剂中纺制出来的一种新型纤维素纤维，生产过程及其产品均不构成环境污染，近年以生物质资源合成了一些新的成纤聚合物，如PTT、尼龙56等，其纤维具有优异的服用性能。因此，在未来的纤维制造过程中，挖掘可再生资源，开发生物质纤维，实现环保生产将成为永恒的主题。

    随着高新技术纤维的发展，高性能、智能纤维在航天空航空、信息工程、汽车制造业、建筑、军事等领域将会得到更广泛的应用。未来纺织品将向舒适、医疗保健、功能、智能、防护、生态环保、资源可持续化发展，实现人—环境—纤维资源—纤维制品的和谐发展。