說到纖維，普通人想到的只是衣服及各類編織物，“其實，纖維是當今人類發(fā)現(xiàn)的最重要材料之一。航天器、飛機、導彈、高鐵等高精尖設(shè)備，無一離得開纖維。纖維還是老百姓未來‘智能生活’的保障。”東華大學材料學院院長、纖維材料改性國家重點實驗室主任朱美芳教授向記者講述東華人與纖維的故事。她自豪地說，“全世界近70%的纖維由中國產(chǎn)出，全國70%的纖維由長三角地區(qū)產(chǎn)出。不管是碳纖維、納米纖維，還是智能纖維，只要國家發(fā)展有需要，老百姓生活有需求，就有東華纖維材料研究人的身影。”

1954年，東華大學的前身華東紡織工學院（后稱中國紡織大學）建立了我國第一個化學纖維專業(yè)，助推實現(xiàn)化纖產(chǎn)業(yè)化，解決了老百姓穿衣問題。如今，一場纖維世界的革命正改變著世界，東華大學又站在世界高度研發(fā)先進纖維，使上海在纖維研究領(lǐng)域獲得了“國際知名度”。

智能纖維——

讓纖維更聰明

衣服像“變色龍”那樣根據(jù)周邊環(huán)境變化自動變色變形，鞋墊能在行走間通過人體踩壓自主發(fā)電……在東華大學纖維材料改性國家重點實驗室里，朱美芳教授先讓記者領(lǐng)略了“智能纖維”的神奇。

智能纖維，通俗地說就是能主動感知響應(yīng)外界環(huán)境并作出相關(guān)反應(yīng)的纖維。對于服裝、配飾、家居品等這些生活必需品，要是搖身一變，換上智能纖維，可以自己發(fā)電、發(fā)光、發(fā)熱、變色、變形，甚至冬暖夏涼皆有可能。在未來上海打造智慧城市的過程中，需要千千萬萬根智慧纖維作為科技支撐。

王宏志教授課題組團隊經(jīng)過多次反復實驗，已經(jīng)實現(xiàn)了纖維在通電環(huán)境下的自主變色。只要導入2-3v的低電壓刺激，纖維就能在毫秒內(nèi)實現(xiàn)紅、黃、藍三色變化，并能保持顏色達半小時。即使在扭曲、打結(jié)和編織的情況下仍能變色。

4月10日，AppleWatch（蘋果手表）發(fā)布滿月。但類似可穿戴電子設(shè)備還是面臨許多瓶頸問題，如充電等。“讓手表的表帶變成一個充電器”——東華大學材料學院的專家們正在從纖維這一“關(guān)鍵”入手。如果能提升纖維導電、儲電性能，同時有很好的可編織性，讓能源供應(yīng)器件成為衣服本身的一部分，那輕便化、能源供應(yīng)和管理就可迎刃而解。朱美芳教授領(lǐng)銜的教育部“長江學者”創(chuàng)新團隊，正在通用纖維的高值化、智能化研究上不斷發(fā)力，目前采用濕法紡絲法可連續(xù)制備上千米的石墨烯纖維。此類纖維不僅電導率達同類產(chǎn)品最高值，且強度達國際領(lǐng)先水平，可以容易地編織成所需織物類型，并保持理想的導電性及強度。

與此同時，東華大學還在“纖維狀柔性太陽能電池”研發(fā)上取得重要突破。陳志鋼研究員介紹，他帶領(lǐng)的團隊已在實驗室研發(fā)出3種方法，可直接組裝柔性半導體薄膜太陽能電池。“形象地說，就是像織布一樣用纖維編織太陽能電池，電源以纖維的形式變成了衣服，可以自己把太陽能轉(zhuǎn)化為電能、光能或熱能。”陳志鋼坦言，盡管纖維狀柔性太陽能電池具有可編織性、低碳環(huán)保、續(xù)航能力強、質(zhì)量輕等優(yōu)越性能，極其符合智能服裝的要求，但由于成本相對較高、能量轉(zhuǎn)化效率有待提升，該類電池要從實驗室“飛入”尋常百姓家還有待時日，“我們會盯牢這塊‘硬骨頭’，堅持不懈地做下去”。

高性能纖維——

讓纖維更強壯

在纖維世界，高性能纖維有著獨特的地位。一根看上去如頭發(fā)絲的碳纖維被稱為“黑色黃金”，它是經(jīng)1000℃以上高溫燒制、含碳量在90%以上的纖維材料，比重只有鋼的四分之一，拉伸強度是高性能鋼的四倍，導電性能是鋁的十分之一，導熱率是銀的兩倍以上，在惰性氣氛下可耐受3000℃以上的高溫。作為重要的結(jié)構(gòu)材料，在國防、航空、航天、汽車、高鐵、建筑等領(lǐng)域，對高性能纖維及復合材料均有迫切需求。朱美芳教授坦言：高性能纖維的研發(fā)能力如何，直接體現(xiàn)了國與國之間的競爭實力。從上世紀80年代起至今，東華一代又一代的材料人面對國家對高性能纖維與復合材料的迫切需求，海、陸、空全面出擊，持續(xù)系統(tǒng)展開科研攻關(guān)。

東華大學潘鼎教授回憶，上世紀80年代，我國頭號戰(zhàn)略武器面臨最后兩項久攻不克的難題，其中之一就是作為洲際導彈彈頭防熱層關(guān)鍵材料的航天級高純粘膠基碳纖維，它的性能、品質(zhì)直接關(guān)系到飛行成敗。因其性能要求極高、制備技術(shù)極難，當時只有美俄兩個超級大國擁有，且對我國實行禁運和技術(shù)封鎖。

關(guān)鍵時刻，潘鼎教授領(lǐng)銜的碳纖維項目組采用國外棄用而國內(nèi)僅有的棉漿基纖維素為原料，苦戰(zhàn)4年，最終成功研制出集美俄兩國同類產(chǎn)品性能所長的航天級高純粘膠基碳纖維，為國家頭號戰(zhàn)略武器飛天提供了關(guān)鍵性技術(shù)支持。此舉不僅填補國內(nèi)空白，更讓我國由此成為世界上第三個掌握航天級高純粘膠基碳纖維研制技術(shù)的國家。

20年來，東華大學碳纖維團隊對碳纖維原絲成形機理及碳化工藝進行深入研究，突破大量技術(shù)瓶頸，在粘膠基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維等的國產(chǎn)化與穩(wěn)定生產(chǎn)上取得顯著成效，為國家安全和國內(nèi)碳纖維領(lǐng)域發(fā)展做出重大貢獻。

聚酰亞胺纖維（簡稱PI纖維）是另一種高性能纖維，它與其它有機纖維相比，有更高的熱穩(wěn)定性、更高的彈性模量、低的吸水性，可在更嚴酷的環(huán)境中應(yīng)用，如原子能工業(yè)、空間環(huán)境、救險等。PI纖維也可編成繩纜、織成織物或做成無紡布，用在高溫、放射性或有機氣體及液體的過濾，如高溫廢氣、汽車尾氣過濾，隔火氈、防火阻燃服裝制作等。經(jīng)電子照射后，其強度保持率仍為90%，這是其他纖維無法比擬的，成為航空航天首選材料。

東華大學張清華教授一直致力于PI纖維制備的研究工作。他帶領(lǐng)團隊建立了“反應(yīng)紡絲”制備PI纖維的新方法，形成了干法紡絲成形制備PI纖維的理論基礎(chǔ)和技術(shù)集成，并幫助企業(yè)建成國際上首條干法紡PI纖維1000噸級生產(chǎn)線。

納米纖維——

讓纖維更友善

“新型纖維等高分子材料，不僅應(yīng)用于航空航天、化工產(chǎn)業(yè)等方面，如今，它正為人類生命造福。”朱美芳介紹說，東華科研人員研發(fā)的納米纖維，已在組織工程支架、人工肌腱、納米復合齒科充填樹脂等多項生物醫(yī)用材料領(lǐng)域取得最新研究成果。

比如，在進行外科手術(shù)時，采用傳統(tǒng)的非降解醫(yī)用縫合線，傷口痊愈后縫合線永留體內(nèi)，人體內(nèi)部組織會對其產(chǎn)生排異。沈新元、郯志清教授領(lǐng)銜的課題組，研發(fā)出采用可降解聚酯PGLA制成的可吸收醫(yī)用縫合線，具有良好的生物相容性、生物降解性和力學性能，在上海市第一人民醫(yī)院等臨床試驗顯示，植入人體后三個月被完全吸收，大大減少了患者二次手術(shù)的痛苦。目前已投放市場十多年。

通過把特殊可降解的高分子材料制成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為種子細胞提供附著的支架，在種子細胞逐漸生長形成組織的過程中，高分子逐漸降解并被人體吸收，從而形成新的器官——隨著科技發(fā)展，這一略帶科幻色彩的場景正逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。東華大學青年學者張耀鵬研究員領(lǐng)導的一支團隊，采用蠶繭中提取的絲素蛋白為原料，從單根纖維到維納纖維膜，成功研制出了力學性能顯著增強的絲素蛋白功能支架。目前，該項目與上海市第六人民醫(yī)院泌尿外科合作，成功修復了狗的缺損尿道，取得良好的動物實驗結(jié)果，有望將來應(yīng)用于人體。

東華大學承擔的國家863項目，用纖維增強有機無機復合材料，研究出了一種牙齒修復材料，這種新型填充樹脂比傳統(tǒng)充填材料在強度、韌性、生物相容性上均更出色；與進口齒科修復材料相比，成本至少降低三分之二，將讓老百姓廣泛受益。

不僅是纖維產(chǎn)品，東華大學科研人員對纖維的前瞻及理論研究亦走向世界前列。據(jù)全球最大的醫(yī)學科技出版商愛思唯爾集團有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，以ChemicalFiber（化學纖維）為關(guān)鍵詞檢索，自1899年發(fā)表第一篇文章以來，年發(fā)文數(shù)量自20世紀70年代一直在飛速增長，累計發(fā)文最多的國家是美國，其次是中國，發(fā)文最多機構(gòu)則為中國東華大學。而在2009-2013年，中國發(fā)文量超過美國，其中東華大學發(fā)表文章255篇，位居發(fā)文機構(gòu)第一，超過麻省理工學院、新加坡國立大學等世界名校。

今年5月，東華大學纖維材料改性國家重點實驗室還將與美國纖維學會共同主辦“2015年先進纖維和聚合物國際會議”。這一由國家重點實驗室發(fā)起，每兩年舉辦一次的國際會議，自2002年以來已成功舉辦了6次，成為具有重要國際影響的學術(shù)盛會。這表明了東華在世界高分子及纖維研究領(lǐng)域的影響力，更體現(xiàn)了上海的科技實力。