返回
2025纤维领域十大新兴技术发布,“人类永生”不可或缺
2025-08-05 11:51:27        阅读数:355

习近平总书记在全国各地考察时,强调“加强关键核心技术攻关”“加快培育世界级高端产业集群”“加快构建现代化产业体系”,提出“以科技创新为核心,积极培育战略性新兴产业,布局未来产业,加快形成新质生产力,为我国经济高质量发展提供持久动力”。


科技部印发的《国家科学技术奖提名办法》也重点提出:坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康;服务国家战略需求、作出创造性贡献的重大成果;特别是从0到1的重大科学发现和基础理论创新、事关发展全局和国家安全的关键核心技术突破、抢占科技和产业发展制高点的战略性、前沿性成果。


未来百年的科技发展,将聚焦于基础材料、能源动力、信息科技、生命科学、星际探索领域,从“万物互联、智能无处不在”,“虚实相生、人机和谐共处”,发展至“人类永生、进军未知世界”,各领域的科技将共同支撑人类走向未来世界。


纤维领域与新兴科技交叉与融合,已在全球形成前所未有的多维发展空间,呈现绿色、多元、极限、智能、融合、服务等新的发展趋势。十四五时期,我国纤维新材料行业进入新阶段、新理念、新格局的高质量发展期,围绕重点领域的需求,发展航空航天材料、高端装备材料、新一代电子信息材料、生物医用材料、新能源材料等,关注5G、柔性显示等新兴方向的材料需求,促进开发与应用联系更紧密。7月在2025吴江高新区(盛泽镇)材料创新与低碳发展洽谈会暨科技成果转移转化对接会上,国家先进功能纤维创新中心发布了“2025纤维领域十大新兴技术”。为飨行业读者,相关内容在此完整推送。


一、纤维闭环再利用技术Fiber Closed-Loop Reuse Technology

纤维闭环再利用技术,通过分子/催化剂/合成技术设计创新,为“闭环材料经济”提供理想模型,也为未来高性能可循环聚合物的开发开辟新方向。——NAFFIC纤维已经成为我们现代生活中不可或缺的材料,但与此同时,它们的环境影响也令人堪忧。传统的机械回收主要通过清洗、粉碎和重塑的方式对塑料进行再利用,但这种方式存在以下问题:1. 性能退化:经过机械回收的纤维往往因杂质污染而导致性能下降,难以应用于高质量产品。2. 混合废料难处理:机械回收对混合废料的兼容性较差,许多高性能纤维无法得到有效回收。亟需发展纤维“闭环回收”技术,实现分子级可化学循环。


上述文章开发了一种模块化分子编辑策略,将废弃PBT转化为可持续的PBAT。首先通过羟基-酯交换反应引入AA和BDO单元,生成带羟基末端的PBAT-OH;随后利用羧基-酯交换或酯-酯交换反应修饰其羟基末端,制备出四种不同端基的PBAT变体。该方法突破了传统单组分PBAT的功能限制,实现了主链和端基可定制的PBAT合成,并成功制备出高性能、可3D打印的纯PBAT。中试实验(100升规模)验证了该工艺的大规模生产可行性。这些功能性PBAT广泛适用于注射成型零件、3D打印组件等领域,且支持PBAT变体间的相互转化,实现闭环回收。此策略为报废PBT直接转化为高性能、可持续、多功能材料提供了可行路径,具有显著商业价值。



吉林大学张越涛教授研究团队开发了一种基于氯化镁(MgCl2)的催化体系。MgCl2是一种价格低廉、广泛可得的化学物质,但是在聚酯材料的闭环回收中展现出优异性能,实现廉价催化剂助力闭环回收。




开发了一种基于甲基丙烯酸酯的新型聚酯合成平台,通过设计具有特殊取代结构的六元环内酯单体,实现高性能聚酯的温和制备与化学循环。研究团队以甲基丙烯酸酯、丙二酸酯和甲醛为原料,通过迈克尔加成反应与分子内环化反应,成功合成了五种γ位含双取代基的六元环内酯,其取代基涵盖甲基至正丁基等多种官能团。随后,系统筛选催化剂发现,二苯基磷酸(DPP)在引发剂存在下可高效催化内酯的开环聚合(ROP),所得聚酯分子量最高达37.0 kg/mol,且分散度低(Đ≈1.1-1.5)。通过调控取代基结构,聚酯的玻璃化转变温度(Tg)可从20°C降至-51°C,与聚丙烯酸酯的热性能趋势高度一致;同时,双取代结构显著提升了材料的结晶性与耐热性——高结晶性聚酯的熔点(Tm)较单取代体系提升84°C。此外,基于热力学平衡分析,该聚酯在80°C温和条件下可完全解聚为原始单体,突破了传统六元环内酯聚酯需高温高压回收的瓶颈。




二、仿生+纤维

美国西北大学Sinan Keten团队联合圣路易斯华盛顿大学张复宗团队在《科学·进展》(Science Advances)发表最新研究成果,通过多尺度模拟与实验验证,揭示了合成蜘蛛丝纤维后拉伸工艺对力学性能的调控机制。该研究构建了首个基于拉伸过程的机械性能预测模型,为设计高强度、高韧性仿生纤维提供了全新策略。




新加坡国立大学Swee Ching TAN、吉林大学朱有亮等团队合作,报道了一种模仿蜘蛛吐丝过程的常温常压自发相分离纺丝技术(PSEA)。该方法无需额外加热、紫外固化或凝固浴等条件,获得的功能性软纤维具有足够的强度(超过6 MPa)、柔软性和可伸缩性(应变超过500%),同时兼具优异导电性(约1.82 S m−1)和多模态感应能力,可以广泛应用于智能织物等可穿戴电子产品。这一创新制备方法为生产多种功能集成的柔性纤维材料提供了高效低成本解决方案,该研究成果有望为纤维电子学领域的材料开发和创新应用开辟新的途径。




研究通过反向模仿同为聚酰胺纤维尼龙和聚乙烯等合成商业纤维,通过引入特定的二硫键,将蛛丝蛋白分子端到端线性共价连接,增加了它们的分子量(链长),从而通过提高ASM-INCBED和INCBED来提高纤维的韧性和拉伸强度。获得了第一个分子量超过1000 kDa的工程蜘蛛丝蛋白,并生产出高韧性(433 MJ/m3)和抗拉强度(1180 MPa)的丝线,比凯夫拉的韧性高出8倍。这将为开发满足工业需求的环保和可持续的结构材料提供理论指导。这一突破也为蜘蛛丝作为合成商业纤维的环保替代品的可持续发展提供了新的机遇。




三、阻燃lyocell纤维

近年来,随着不可再生资源的过度消耗,利用可再生绿色生物质资源制备纤维材料受到研究者广泛关注。以纤维素为原料生产的Lyocell纤维等再生纤维素纤维已广泛应用于纺织服装等领域。然而,与大多数纤维材料类似,Lyocell纤维的极限氧指数(LOI)值仅为17%,属于易燃材料,其易燃特性不仅增加了潜在的火灾威胁,还极大限制了其应用领域。因此,对Lyocell纤维进行阻燃改性并赋予其多功能特性具有重要研究意义,不仅能提升其防火安全性能,还能拓宽其应用场景、提升市场竞争力。(https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.162182)以己二胺、三聚氰胺和原儿茶醛为原材料,合成了同时含邻苯二酚结构的线型(LTS)和星型(STS)拓扑结构。基于LTS和STS对Fe3+的螯合作用,进一步制备了具有不同拓扑结构的阻燃Lyocell纤维(Lyocell@LTS@Fe、Lyocell@STS@Fe)。改性纤维的峰值热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)显著降低,Lyocell@STS@Fe表现出更高的阻燃效率。密度泛函理论(DFT)计算揭示了LTS与STS在分子静电势、轨道能级及结合能方面的差异性,STS能与纤维素单体形成多重氢键的稳定复合结构,表现出优异的界面结合能力。在200-400 nm紫外光谱范围内,改性Lyocell纤维的平均紫外光透过率显著降低,表现出抗紫外线性能;同时改性纤维在模拟太阳光辐照(1 sun, AM 1.5G)下显示出光热转换特性。为开发阻燃多功能纤维材料提供了可借鉴的研究策略。




由通用技术新材中纺院、中纺绿纤、中纺化工共同研发的阻燃Lyocell纤维项目万吨级生产线再次进行连续稳定生产,顺利制备出32吨高强度阻燃Lyocell纤维产品。此次生产的阻燃Lyocell纤维极限氧指数(LOI)值达到29.4%,纤维干强在2.8-3.0cN/dtex,综合性能较试生产及小规模生产阶段显著提升,纤维性能在全球的阻燃纤维素纤维中具有优势,充分展现了阻燃Lyocell纤维技术持续优化的效果。




四、二氧化碳基新纤维

纺织行业在全球经济中扮演着重要角色,然而其对环境的影响也不容忽视。据相关统计,时尚产业占全球温室气体排放量的 5%左右,其产生的二氧化碳排放量甚至超过了所有航班的总和。若不加以控制,到 2050 年时装业的二氧化碳排放将占到世界总排放量的 20%。目前,60%的纺织品是使用合成的化石燃料衍生纤维制成的,其中聚酯纤维占全球所有纺织品产量的比重相当大,而其生产过程依赖于石油等不可再生资源,且会产生大量的二氧化碳排放,对环境造成巨大压力。2024年4月,盛虹控股集团建成了全球首条“二氧化碳捕集利用—绿色乙二醇—功能性聚酯纤维”绿色产业链,一期建设完成年产 3 万吨碳循环利用聚酯纤维能力。该技术捕集工业生产排放的二氧化碳,经过化学反应转化为纤维级乙二醇,并开发了直接“酯化—缩聚”以及熔体复合直纺工艺,制出超细的碳捕集纤维,每吨纱线可消耗320千克二氧化碳,碳排放比传统工艺降低 28.4%。此外,法国科技公司 Fairbrics 也开发了从废二氧化碳中生产聚酯组件的创新工艺。《自然-催化》布鲁克海文国家实验室和哥伦比亚大学的研究人员联合开发了一种耦合电化学和热化学反应的新技术,能将二氧化碳转化为碳纳米纤维,这种材料具有广泛性能和许多潜在用途。该技术可在相对较低的温度和环境压力下,将碳锁定在固体形态的物质中,以抵消碳排放甚至实现负碳排放。




(文章来源:国家先进功能纤维创新中心)声明:感谢作者的付出,版权归原作者所有,如有转载稿及图片涉及版权等问题,请联系华纺链平台进行删除,邮箱地址: info@huafl.com,非常感谢!注:文中内容和观点不代表本平台立场。