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2025年04月07日 星期一
中科院院士朱美芳：智能化化学纤维打开下一代智能可穿戴全面的创新未来
◎编写 曾庆怡
乍一看只是一块小小布，摸起来与普通布料一样，可接好电级后，短短几分钟，手指尖便能够感受到一阵阵温暖。
这方面布有什么技巧？
“这也是软性电加热纺织物。经线材料是导电性碳纳米管化学纤维，是通过废旧绿色植物中提取木质纤维素制备的。”中科院院士、化学纤维材料改性重点实验室（现是优秀纺织材料全国各地重点实验室）负责人朱美芳详细介绍，这些材料适用于极冻自然环境，可搜集太阳能发电并把它转换成热量。
近日，在上海证券报协同权威部门、顶级专家网络资源承办的“上证指数·教授说”现场，朱美芳紧紧围绕纺织材料与智能传感技术热点话题进行了共享。
从非粮生物基材料到软性电加热纺织物，这一废物利用的闭环链接，为纺织材料的可持续性回收利用提供了巨大的想像力。除此之外，近些年还有很多优秀纺织材料实验室环境问世以实现产业化应用，打破了大家以往对化学纤维的认识。
“做贴近生活的科学研究”
自1982年考上中国纺织大学（上海大学其前身）化学纤维系，朱美芳至今已经深耕细作纺织材料三十余年。她就是在我国化学纤维行业发展的守护者，更加是引领者，被称作“化学纤维女侠”。
“大约刚工作的第五天，老师便带着我到江苏张家港的一家涤纶厂去思考问题。那时候这家公司新创建没多久，生产制造不‘灵’，经常会出现残品或是机器设备经常泊车。”朱美芳回忆说，这次经历让其深切感受到研究成果针对产业链的必要性。“做贴近生活的科学研究”这一信仰深深地融进了朱美芳学术遗传基因。
三十多年里，她提出并形成了热塑性聚合物化学纤维功能性设计理念和全过程功能性技术标准体系，克服了人造纤维兼顾作用性和舒适性的一大难题，创立了介观诱发制取智能化化学纤维新方法，推动了我国化学纤维品质“从低到高”、产业链“由大至强”。她成效在全国各地30多家完成了产业发展，取得了一定的社会里和社会效益。
“仅有渗透到公司才会发现难题，那也是科学研究的魅力。”她讲：“纺织材料的探索还要与后整做元器件、做应用场景的课程相协作，将材料研究与终端运用能够更好地结合在一起，完成多学科交叉融合。”
谈起对企业战略布局高性能纤维材料领域的意见时，朱美芳觉得，企业需事先全面调研商品的使用场景、掌握市场的需求。假如仍下定决心要合理布局，则要注重科研投入，并坚持不懈。“希望以后有越来越多的企业能够开创新商品、开辟新销售市场，不单单是追随现有的业务方向。”
我国纺织工业联合会发布的数据显示，目前我国高性能纤维已摆脱资本主义国家技术封锁，生产能力占全球三分之一以上。以三大高性能纤维为例子，现已有许多A股上市企业合理布局：碳纤维材料层面，制造与运用公司有吉林化纤、中复神鹰、中简科技等；芳纶层面，有泰和新材、中化国际、楚江新材等公司；超高分子量聚乙烯化学纤维层面，目前同益中、深圳南山智尚、中石化、康隆达等企业进军。
从“小化学纤维”到“大化学纤维”
在推进科技创新与市场融合与创新的进程中，AI大模型如何在科学研究中助推新式纺织材料的研究？
“如果想让AI立足于纺织材料领域内的科研，仍需要依赖早期大量试验数据沉淀，而且是有标志的数据信息，然后融合优化算法、算率等。这个不是某一企业或一个小团体能够实现的，还需要解决信息共享、科技伦理、国家政策融洽等层面的问题。”朱美芳说。
但是，为了降低大家靠近化学纤维材料学准入门槛，朱美芳所属的上海大学化学纤维材料改性重点实验室，与清华大学自动化系师丽教授团队等，在2024年10月共同出台了中国首个对于化学纤维行业专业知识大模型“纤贝”（AlphaFiber 1.0）。现阶段，“纤贝”已经实现化学纤维行业精准信息的供给和自动化具体内容形成，为纺织材料科学创新提供了有力的协助。
朱美芳表明，新式纺织材料做为新质生产主力的代表，正加速朝着人工智能化，在战略新兴产业与战略性新兴产业领域有着巨大的发展潜力。
化学纤维怎样实现智能？朱美芳详细介绍，感应器连接着现实世界和数字空间，让机器变成人类感官的延续。软性智能传感器技术是未来的发展趋势之一。根据价键技术以及总体设计，集感、存、算、馈等服务于单根纤维上，可以实现智能传感技术化学纤维与元器件搭建。智能传感技术化学纤维具备仿生技术发展潜力，可用作康复机器人和数据处理器等，为高端医疗健康里的考验给予与众不同解决方案。
被称作“纺织物耳朵里面”的压电式化学纤维声学传感器、适合于脉率检测杂化纤维电容传感器液位传感器、适合于仿生技术肌肤自调节及促修复电阻器式温度感应器、最终被嵌入飞机发动机试验件的PEEK纤维材料……现阶段，学术界早已涌现出许多声学材料、导电性、传感器、致动等功能纤维智能化化学纤维层面科研成果。
除开智能传感技术，软性智能穿戴设备能量提供也颇受关注。朱美芳表明，化学纤维电子器件柔性生产是纺织材料未来的发展趋势之一，来实现柔性生产、多原材料的融合，仍然需要与微电子学等多学科交叉融合，促进原材料的元器件化，针对不同场景营销要求。面对严峻繁杂的国际形势，亟需研究方式转型，促进课程、产业链紧密结合。
上海证券报编写了解到了，已经有上市企业迈进化学纤维锂电池材料科技成果转化的重要环节。比如，泰和新材日前回复股民关心时指出，该企业与上海复旦大学签约合作化学纤维锂离子电池中试生产线已投入运营。
产业协会同样在行为。2024年12月，我国纺织工业联合会建立了智能化化学纤维与软性智能可穿戴调研组，致力于更强融合行业内外优势资源，促进智能化化学纤维与软性智能可穿戴全产业链的创新发展。
憧憬未来，化学纤维自主创新也将向何处去？
朱美芳觉得，将来的化学纤维，将即从“小化学纤维”（fiber）到“大化学纤维”（FIBER）的改变。“大化学纤维”可实现“多功能性、集成化、智能化、导电率、响应性（Functional，Integrated，Brainy，Electronic，Responsive）”五位一体，其内涵都是基于原材料、电子器件、信息内容、机械设备、生物等研究领域的技术突破与深度融合，以智能化、超特性、翠绿色化作特点，具备多用途、多模块、多材料性能。这类“大化学纤维”，是能够对现有产业群具有高透水性、颠覆性创新、前沿性提高效果的新一代化学纤维。
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