“人形機器人研發，離不開功能性紡織品的加持；未來普通家庭的窗簾，可能都會具有白天吸聲儲能、晚上自動降噪的‘神奇智能’……”上海第二工業大學副校長、東華大學教授丁彬近日在向《中國紡織報》記者介紹高端紡織品攻關時，介紹了“下一代紡織品”的神奇未來和其發展的最新情況。

所謂“下一代紡織品”，是在傳統功能上實現了性能跨越式提升,或能開創全新應用領域、賦予紡織品全新特殊性能的先進紡織材料。

丁彬談到，紡織品既是貫穿人類生活的基礎材料，也是推動工業發展的重要支柱。近年來，從美國成立的革命性纖維與織物制造創新機構，到德國的future TEX（未來紡織）計劃，世界各國都在積極推動紡織產業升級，以搶占高端紡織品制高點。而這些高端紡織品，也是我國現代化建設重點攻關領域。

提升紡織品傳統功能

“機器人的體內有大量芯片，工作時會發熱，需要有氣體流動把溫度降下來，但又不能進水，因此機器人產業將需要大量防水透氣的功能性紡織品。”在介紹“類皮膚”高效能濕管理紡織品時，丁彬介紹，把汗液、濕氣從人體表面排出是紡織品基本傳統功能，但存在著透濕性差、汗液滲透慢、易反向回滲等問題。因此，在防水透濕功能方面，他所在的研發團隊將自主合成的含氟聚氨酯通過靜電紡絲技術制成納米纖維膜，其結構具有穩定疏水小孔，能阻止高壓液態水滲透，同時這種超薄高孔隙率結構又能促進水蒸氣傳輸，賦予紡織品高透濕量的特性。

在單向導濕方面，研發團隊利用含氟或不含氟聚氨酯特性，在纖維膜內形成疏水-親水潤濕仿生多層級孔徑梯度結構，其單向導濕指數高達1245%，水分蒸發率是目前商業化吸濕排汗面料的兩倍。這種優異的水分子單向運輸能力為下一代智能吸濕排汗紡織品的開發提供了創新解決方案。

丁彬表示，下一代濕管理紡織品顛覆了目前紡織品防水、排汗的傳統功能，在將來機器人防水透氣皮膚、低空經濟領域，以及老齡化需求的防褥瘡床墊等都有廣闊的應用空間。這種對紡織品傳統功能的提升還體現在下一代保暖、降溫等高舒適性的熱管理紡織品領域。

“我們通過冷凍紡絲技術制備出的保暖纖維，具有與北極熊毛相同的多孔芯層和致密殼層結構，可防止熱量散失，拉伸強度和可編織性能超強。在同等保溫性能條件下，這種仿北極熊毛織物只有普通羽絨服1/5左右的厚度，為制造高效耐用的薄型保暖紡織品奠定了基礎。”談到高舒適性的熱管理紡織品研發，丁彬介紹，學校研發團隊研制的一步紡絲成型卷曲納米纖維絮片，體積密度小于3毫克/立方厘米,孔隙率大于99%,熱阻超過5A級羽絨25%。用這種材料制成的厚型高效保暖紡織品在高原作業、極地科考、冷鏈運輸等領域將有豐富的應用場景。

開創傳統材料新應用

陶瓷材料的紡織化應用，展現了跨學科創新的無限可能。陶瓷具有優異的隔熱性能，開發輕質、高效陶瓷熱防護紡織品以滿足太空探索、新能源電池、應急救援等領域日益增長的隔熱需求，是開創傳統材料創新應用的典型實例。

談到輕質高效熱防護紡織品的研發，丁彬表示，研發團隊將陶瓷中活性的、多價態的碳原子進行惰性保護，形成具有線性結構分子的長鏈，并進一步創制出硅基、鈦基、鋯基全新分子結構范式，在此基礎上研發的柔/彈性陶瓷纖維紡織品耐溫可達1300℃，密度僅有350克/立方米，為開發下一代更耐高溫、更輕質、多功能集成的智能熱防護紡織品打下了基礎。比如，用陶瓷纖維防火毯撲滅鋰電池自燃時，盡管毯內溫度已達上千攝氏度，但毯外溫度仍保持室溫，解決了新能源汽車滅火的難題，防止了次生災害的發生。

日常生活環境中，從低頻到高頻的噪音危害無處不在。吸聲波段窄、低頻吸音差、功能單一是當前吸聲紡織品的瓶頸。丁彬介紹，寬頻吸音和多功能集成是下一代吸音降噪紡織品發展的方向。研發團隊一方面在海綿纖維中構筑納米片共振結構，耗散低頻聲波，實現寬頻降噪；另一方面，研發摩擦電纖維復合織物，通過聲-電-熱能量轉化，實現多功能智能降噪。例如，用這種智能吸音紡織品打造的智能汽車靜音艙，能通過聲音轉換與儲能為車載設備供電。

“輻射在我們身邊也無處不在。一方面要持續研發無毒輕便、寬頻高效、舒適耐用的電離/非電離輻射屏蔽紡織品；另一方面要利用紅外線、紫外線等可用輻射波段，開發長效、自適應冷/熱可調節穿戴，是下一代輻射調控紡織品發展的方向。”丁彬表示，對于可利用的輻射，研發團隊受到向日葵花盤的啟發，研發的氣凝膠儲能超細纖維膜具有廣波段輻射吸收和出色熱管理性能，相比遠紅外發熱織物，升溫效率提高了73%，為開發下一代輻射降溫/制熱紡織品找到了方向。

研制特殊功能新材料

“我們利用噴涂-超聲波焊接工藝，使棉纖維表面變得粗糙并覆蓋有顆粒，形成汗液蒸發通道，開發出的‘類汗腺’織物，可加速人體的汗液蒸發，促進皮膚降溫。用這種材料制成的降溫紡織品較傳統棉織物可降低皮膚溫度約2℃。”丁彬介紹，通過汗腺蒸發降溫原理，研發團隊進一步研制了冷/熱調節紡織品。通過水分吸收控制纖維表面疏水通道的打開與關閉，來調控人體與外界的熱對流交換，實現冷/熱調節，為下一代開發從-40℃到+40℃寬溫范圍內對人體進行舒適性熱管理的智能紡織品提供了新材料。

分離吸附是非織造材料非常重要的應用領域。丁彬告訴記者，對于空氣過濾，研發團隊開發的納米蛛網紡織品能產生獨特的空氣滑移效應，可滿足空氣過濾材料高效低阻的需求，為下一代高效低阻空氣過濾紡織品創新了材料。對于油水乳液分離，研發團隊一方面仿效銀葉菊葉蠟質表面超疏水多孔道結構，通過納米單體顆粒原位聚合，研制了油包水乳液分離納米纖維紡織品；另一方面仿效魚鱗超親水含黏液表層，通過靜電噴霧紡絲，研制了水包油乳液分離納米纖維紡織品。這些納米纖維紡織品在同等滲油通量條件下具有更高的截水效率，是下一代高效油水乳液分離紡織品首選材料。

“下一代分離吸附紡織品發展的另一關鍵是開發吸附性能優異的可再生吸附材料，以克服常用吸附材料——活性炭帶來的二次污染、不可再生、吸附速率差、吸附量有限的缺點。為此，我們提出了‘白活性炭’概念，使用先進紡絲技術，讓單纖維產生多孔，研制了多孔陶瓷纖維紡織品。這種分離吸附材料具有活性炭同等的吸附比表面積。在使用過程中如果吸附飽和了，可以利用其耐溫1000℃的特性，經過簡單煅燒，即可實現重復使用、無限回用。它不僅能替代活性炭，甚至還能作為分子篩紡織材料，在海水提鈾、氙／氪分離、藥物純化等領域實現精細化、高值化應用。”丁彬說。