朱美芳

乍看只是一塊小小的布，摸上去和普通面料無異，可接上電極后，短短幾分鐘，指尖便會感受到陣陣暖意。

這塊布有何玄機？

“這是柔性電熱織物。緯線材質(zhì)是導(dǎo)電碳納米管纖維，是由廢棄植物中提取的木質(zhì)素制備的?！敝袊茖W(xué)院院士、纖維材料改性國家重點實驗室（現(xiàn)為先進纖維材料全國重點實驗室）主任朱美芳介紹，這種材料適應(yīng)于極寒環(huán)境，可收集太陽能并將其轉(zhuǎn)換為熱能。

近日，在上海證券報聯(lián)合權(quán)威機構(gòu)、頂級專家資源主辦的“上證·院士說”活動現(xiàn)場，朱美芳圍繞纖維材料與智能傳感相關(guān)話題作了分享。

從非糧生物基材料到柔性電熱織物，這個變廢為寶的閉環(huán)鏈路，為纖維材料的可持續(xù)循環(huán)利用提供了巨大的想象空間。此外，近年來還有許多先進纖維材料在實驗室誕生并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，突破了人們以往對纖維的認知。

“做接地氣的科研”

自1982年考入中國紡織大學(xué)（東華大學(xué)前身）化纖系，朱美芳至今已深耕纖維材料三十余年。她是我國化纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的見證者，更是推動者，被稱為“纖維女俠”。

“大概剛工作的第五天，老師就帶我到江蘇張家港的一家滌綸廠去解決問題。當時這家企業(yè)新建不久，生產(chǎn)不‘靈’，經(jīng)常出現(xiàn)次品或者設(shè)備頻繁停車?！敝烀婪蓟貞浀溃@次經(jīng)歷讓她深切感受到科研成果對于產(chǎn)業(yè)的重要性。“做接地氣的科研”這一信念深深融入了朱美芳的學(xué)術(shù)基因。

三十多年里，她提出并建立了熱塑性聚合物纖維功能化設(shè)計思路和全流程功能化技術(shù)體系，解決了合成纖維兼具功能性和舒適性的難題，創(chuàng)建了介觀誘導(dǎo)制備智能纖維的新方法，推動了我國纖維質(zhì)量“由低到高”、產(chǎn)業(yè)“由大到強”。她的成果在全國30多家企業(yè)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，取得了顯著的社會和經(jīng)濟效益。

“只有深入到企業(yè)才能發(fā)現(xiàn)問題，這也是科研的魅力所在?！彼f：“纖維材料的研究還需要與后道做器件、做應(yīng)用場景的學(xué)科相協(xié)同，將材料研究與終端應(yīng)用更好地結(jié)合起來，實現(xiàn)多學(xué)科交叉融合?！?/p>

談及對企業(yè)布局高性能纖維材料領(lǐng)域的建議時，朱美芳認為，企業(yè)需預(yù)先充分調(diào)研產(chǎn)品的應(yīng)用場景、了解市場需求。如果仍下決心要布局，則要重視科技投入，并持之以恒。“希望今后有更多企業(yè)可以創(chuàng)造新產(chǎn)品、開辟新市場，不僅僅是跟隨已有的產(chǎn)品方向。”

中國紡織工業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，當前我國高性能纖維已打破發(fā)達國家技術(shù)壟斷，產(chǎn)能占世界三分之一以上。以三大高性能纖維為例，現(xiàn)已有不少A股上市公司布局：碳纖維方面，制造與應(yīng)用企業(yè)有吉林化纖、中復(fù)神鷹、中簡科技等；芳綸纖維方面，有泰和新材、中化國際、楚江新材等企業(yè)；超高分子量聚乙烯纖維方面，現(xiàn)有同益中、南山智尚、中國石化、康隆達等公司涉足。

從“小纖維”到“大纖維”

在推動科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合的進程中，AI大模型能否在科研中助力新型纖維材料的發(fā)現(xiàn)？

“如果想讓AI服務(wù)于纖維材料領(lǐng)域的科學(xué)研究，仍需要依賴前期大量的實驗數(shù)據(jù)積累，且是有標識的數(shù)據(jù)，然后再結(jié)合算法、算力等。這不是某一單位或一個小團隊能實現(xiàn)的，還需解決數(shù)據(jù)共享、科技倫理、政策協(xié)調(diào)等層面的問題?！敝烀婪颊f。

不過，為降低人們走近纖維材料科學(xué)的門檻，朱美芳所在的東華大學(xué)纖維材料改性國家重點實驗室，與清華大學(xué)自動化系師麗教授團隊等，在2024年10月聯(lián)合發(fā)布了國內(nèi)首個針對纖維行業(yè)的知識大模型“纖貝”（AlphaFiber 1.0）。目前，“纖貝”已實現(xiàn)纖維領(lǐng)域精準信息的供給和自動化內(nèi)容生成，為纖維材料科學(xué)普及提供了強有力的幫助。

朱美芳表示，新型纖維材料作為新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表，正加速向著智能化發(fā)展，在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)與未來產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

纖維如何實現(xiàn)智能化？朱美芳介紹，傳感器連接了物理世界和數(shù)字世界，讓機器成為人類感官的延伸。柔性智能傳感器是未來的發(fā)展方向之一。通過雜化技術(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計，集感、存、算、饋等功能于單根纖維上，可實現(xiàn)智能傳感纖維與器件的構(gòu)建。智能傳感纖維具有仿生潛力，可以用于外骨骼機器人和數(shù)據(jù)處理器等，為高級醫(yī)療保健中的挑戰(zhàn)提供獨特的解決方案。

被稱為“織物耳朵”的壓電纖維聲學(xué)傳感器、可用于脈搏檢測的雜化纖維電容式壓力傳感器、可用于仿生皮膚自調(diào)節(jié)及促修復(fù)的電阻式溫度傳感器、被成功植入航空發(fā)動機試驗件的PEEK纖維織物……當前，學(xué)界已經(jīng)涌現(xiàn)出許多聲學(xué)、導(dǎo)電、傳感、致動等功能纖維和智能纖維方面的研究成果。

除了智能傳感，柔性可穿戴設(shè)備的能量供給也頗受關(guān)注。朱美芳表示，纖維電子柔性化是纖維材料未來的發(fā)展方向之一，而實現(xiàn)柔性化、多材料的結(jié)合，仍需要與電子學(xué)等多學(xué)科交叉，推動材料的器件化，滿足不同場景應(yīng)用需求。面對嚴峻復(fù)雜的國際環(huán)境，亟待研究范式變革，推動學(xué)科、產(chǎn)業(yè)深度融合。

上海證券報記者了解到，已有上市公司邁入纖維電池材料科技成果轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，泰和新材日前回應(yīng)投資者關(guān)切時表示，該公司與復(fù)旦大學(xué)合作的纖維鋰電池中試生產(chǎn)線已建成投產(chǎn)。

行業(yè)協(xié)會也在行動。2024年12月，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會成立了智能纖維與柔性可穿戴工作組，旨在更好整合行業(yè)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)資源，推動智能纖維與柔性可穿戴全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新。

展望未來，纖維創(chuàng)新還將向何處去？

朱美芳認為，未來的纖維，將實現(xiàn)從“小纖維”（fiber）到“大纖維”（FIBER）的轉(zhuǎn)變?！按罄w維”將實現(xiàn)“功能性、集成性、智慧型、導(dǎo)電性、響應(yīng)性（Functional，Integrated，Brainy，Electronic，Responsive）”五位一體，其內(nèi)涵是基于材料、電子、信息、機械、生物等學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)突破與交叉融合，以智能化、超性能、綠色化為特征，具有多功能、多結(jié)構(gòu)、多材料特性。這種“大纖維”，是能對傳統(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。