近年，國外發(fā)表了一系列具有神奇功能和突出性能的新纖維、非織造布及紡織品，擴(kuò)大了化纖的應(yīng)用領(lǐng)域，以下選取其中20種有發(fā)展前景的品種加以簡介。

1 可提供動力的服裝

美國南卡羅來納大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)正研發(fā)將棉T恤衫轉(zhuǎn)化成電源的服裝，將來可起到超級雙層電容器的作用，并且具有極高的儲能密度。通過將該服裝浸泡于氟化物溶液中、干燥并在無氟環(huán)境中于高溫下烘烤和活化，使其纖維表面轉(zhuǎn)化成活性炭，其中少量布樣作為電極，而且在活性炭柔性織物的每根纖維上都含磁性氧化物的納米層，這就可形成穩(wěn)定的高性能電容器，可為手機(jī)或筆記本電腦充電，即使經(jīng)過上千次充放電后仍能保持高達(dá)95%的性能。

2 致冷超吸附織物與服裝

英國Grimsby的超吸附纖維（SAF）制造廠家Technical Absorbents有限公司展出了一種在各種極熱環(huán)境下，均可使厚重外套的穿著者保持涼感的纖維，其商品名稱為“KoolSAF”，它主要瞄準(zhǔn)致冷服裝市場，其主要優(yōu)點(diǎn)是降低穿著者的熱應(yīng)力和疲勞，并賦予更好的舒適性和性能接受力，可多次洗滌。目前，該纖維已被制成各種服裝，可貼身穿著，使穿著者在接觸熱應(yīng)力時(shí)溫度下降 6 ℃左右，現(xiàn)已用于英國Lincolnshire消防部門作為消防服的內(nèi)襯。

3 防靜電、耐磨服裝和畫面擦拭布

日本TAYCA公司利用其吸收電磁波的導(dǎo)電纖維，開發(fā)了在家電（觸摸屏、顯示器、防護(hù)板等）清潔布、手套、大衣和裙子等民生領(lǐng)域的應(yīng)用。這種家電專用的導(dǎo)電纖維，可以自由控制其導(dǎo)電性范圍，可提供從1×10 ～ 1×108Ω的產(chǎn)品。由于其在纖維表面包覆了極薄的導(dǎo)電聚合物膜，因此既可保持纖維原有的柔軟性和風(fēng)格，還兼有優(yōu)良的耐磨性、耐熱性和耐濕性等，而且還可根據(jù)需要進(jìn)行著色。

4 能促進(jìn)生物器官再生的織物

德國Dresden（德累斯頓）技術(shù)大學(xué)紡織機(jī)械和高性能材料工藝研究所的研究人員，將水生甲殼類生物的甲殼素通過濕法紡絲制得了超純的100%殼聚糖生物質(zhì)纖維（圖 1），并加工成片狀紡織品，具有極佳的強(qiáng)度與質(zhì)量。盡管在中國和其他亞洲國家，這種殼聚糖纖維已被用于手術(shù)縫合線等領(lǐng)域，但據(jù)稱都未能達(dá)到該產(chǎn)品的水平，因此其可被用于再生醫(yī)療領(lǐng)域。利用一種心肌大小的載體間質(zhì)就可隨人體自身母體細(xì)胞而發(fā)育成長，經(jīng)過一定周期后織物骨架就會自行溶解，這意味著人類器官可有組織地成長，目前這一設(shè)想正接近現(xiàn)實(shí)。

圖 1 德國德累斯頓技術(shù)大學(xué)超純殼聚糖生物質(zhì)纖維的研制者展示其紗線

5 新一代DNA薄片和測定皮膚與美白用特種芯鞘型纖維

日本三菱麗陽公司開發(fā)和銷售了作為新一代DNA薄片的新產(chǎn)品 —— “ジェノパ一ル”的“皮膚薄片”和“美白薄片”，其中皮膚薄片可測定與皮膚的形成和新陳代謝相關(guān)的遺傳因子，而美白薄片可測定與產(chǎn)生黑色素相關(guān)的遺傳因子，再通過它們的DNA薄片就可評價(jià)在化妝品領(lǐng)域需求較高的保濕和美白產(chǎn)品。 DNA薄片是通過在玻璃等基板上高密度固定被稱作“俘獲探測器”的合成DNA，由待調(diào)查的細(xì)胞和組織所抽出樣品的DNA進(jìn)行反應(yīng)，一次就可大量測定目的物的“遺傳因子”。

“ジェノパ一ル”是融合了三菱麗陽公司的纖維技術(shù)、高分子技術(shù)和生物技術(shù)的一種薄片，將中空纖維內(nèi)溶有親水性聚合物的俘獲探測器固定在三維空間內(nèi)，再將原先已置入遺傳因子的中空纖維排成束狀，用樹脂固定后切成薄片。過去的DNA薄片將數(shù)萬個遺傳因子收羅在一起進(jìn)行解析，而ジェノパ一ル則將所搭載的遺傳因子縮至數(shù)百個。

簡而言之，皮膚薄片的目的是評價(jià)化妝品素材及皮膚所吸收藥劑的保濕效果和安全性，搭載了與肌膚形成和新陳代謝相關(guān)的遺傳因子及與炎癥、毒性相關(guān)的遺傳因子；美白薄片的目的是解析美白物質(zhì)的過篩和產(chǎn)生黑斑的機(jī)理，搭載了與黑斑產(chǎn)生相關(guān)的遺傳因子和與炎癥相關(guān)的遺傳因子。

6 固沙與綠化用纖維

東麗公司與中國治沙固沙學(xué)會簽訂了采用聚乳酸（PLA）纖維“ェコヂィア”進(jìn)行固沙和綠化的協(xié)議，將以北京近郊總面積100畝的沙地為應(yīng)用對象，設(shè)置該公司的PLA防沙移動材料，目前正選定植物和參與該試驗(yàn)的專家，計(jì)劃于2015年3月取得成果。PLA纖維是一種可節(jié)約石油資源的生物質(zhì)纖維，在從原材料制造到廢棄的整個生命周期內(nèi)，可削減CO₂的排放量，并具有生物降解特性。

7 可消除放射性銫的新纖維

日本千葉大學(xué)與環(huán)境凈化研究所聯(lián)合開發(fā)了能有效去除放射性物質(zhì)的除污染技術(shù)，所采用的新纖維是一種綠色的尼龍，商品名為“ガガ”，除制成填料外還可制成繩狀或掃除用的拖布。由于其可在短時(shí)間內(nèi)回收放射性物質(zhì)，使用簡便，因此有可能使“嫁接”技術(shù)以分子水平加以實(shí)施，即依靠放射線在尼龍上切斷表面分子后，即附著具有吸銫特性的分子，其吸附量可達(dá)到沸石的400倍。據(jù)介紹，長 1 m的該纖維束可以數(shù)百萬日元的價(jià)格銷售給福島核電站周邊的大廠，用于消除核輻射的污染。

8 能簡易而有效測定低濃度水污染的濾材

住友3M提出了采用惰性聚四氟乙烯（PTFE）纖維可有效地測定放射能的濾材制品“3M、エムポア、ラドディスク”系列產(chǎn)品的方案。該方案操作簡便，只需把低濃度放射性污染水通過該濾材，就能100%吸附放射性物質(zhì)，濾材上的放射性可采用輕便的サ一ベ儀器進(jìn)行測定。ラドディスク在美國開發(fā)，已取得了一些實(shí)用業(yè)績。它通過將可選擇性捕捉放射性物質(zhì)的吸附劑微粒高密度地填充到PTFE片材上，便可測定銫或鍶等，根據(jù)被測定物質(zhì)的種類而形成 4 種方案。

9 耐熱納米纖維非織造布電池隔膜

帝人技術(shù)公司開發(fā)了可以批量生產(chǎn)的間位芳酰胺納米纖維非織造布，纖維直徑100 nm，制品的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良，即使在300 ℃下仍可保持其原形，耐氧化性亦佳，目前正開展以鋰離子二次電池隔膜為核心的市場開拓,如圖2。采用這種隔膜可望提高電動汽車及靜態(tài)儲能用的鋰離子電池（LIB）的功率安全性、容量及能量密度，且與通常的電池隔膜相比可在高容量和高能量密度下降低自燃等風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)勢明顯。

圖 2 間位芳酰胺納米纖維的SEM圖像

10 超高模量生物質(zhì)纖維素納米纖維增強(qiáng)聚烯烴

日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合機(jī)構(gòu)（NEDO）聲稱，現(xiàn)已成功開發(fā)了用生物質(zhì)纖維素納米纖維增強(qiáng)聚丙烯或聚乙烯（PE）的汽車用新材料，其強(qiáng)度和熱尺寸穩(wěn)定性有所提高，而且納米纖維與樹脂的相容性得到改善，分散均一，以PE為例，只需添加10%的此種納米纖維，其復(fù)合材料的模量便可提高4.5倍。該研究成果是由三菱化學(xué)、DIC、王子造紙、星光PMC、京都大學(xué)和京都市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所共同參與研制的。據(jù)報(bào)道，該納米纖維的密度僅為鋼絲的1/5，強(qiáng)度卻達(dá)其 5 倍以上，熱膨脹系數(shù)是玻纖的1/50，但由于其表面具有親水性，與樹脂的相容性較差，為此開發(fā)了表面疏水化技術(shù)，使納米纖維得以均勻分散。

11 導(dǎo)熱性比銅高數(shù)倍的復(fù)合材料

豐田中央研究所開發(fā)了一種不損害樹脂原有絕緣性而導(dǎo)熱性可大幅度提高的碳納米管（CNT）增強(qiáng)樹脂。其導(dǎo)熱性約為銅的10倍，若與以往所用的氮化硼或氧化鋁填料相比，其用量可減少，因此可降低成本。實(shí)際上，該材料采用 3種樹脂基材，其中聚苯硫醚（PPS）作為樹脂母體時(shí)，將多層CNT分散于與之親和性較好的PE中，再將它包覆甲基丙烯酸亞乙基縮水甘油酯（EGMA），然后再與PPS混合制得復(fù)合材料，其導(dǎo)熱性可比PPS單一樹脂提高1.8倍。另外， CNT的添加量和填料量可適當(dāng)降低，同時(shí)可通過結(jié)構(gòu)控制而使其導(dǎo)熱性提高 4 倍以上。為了使其導(dǎo)電率提高，選用結(jié)晶性優(yōu)的多層CNT是關(guān)鍵，今后將普及應(yīng)用于環(huán)保型汽車部件上。

12 導(dǎo)電氟樹脂和放熱片材

日本純正化學(xué)公司可提供質(zhì)量濃度為0.1%以下的CNT水、乙醇或甲乙酮（MEK）溶液，其中CNT的直徑為 5 ～ 20nm，長度50 ～ 150 μ m，取向度高，可保持 2 個月以上的高分散性。在PTFE或四氟乙烯-全氟烷基醚（PFA）等氟樹脂粒子中添加0.05%的CNT后，其體積電阻率變?yōu)?0 4Ω? cm。因此只添加少量CNT就可使原本絕緣的氟樹脂顯示出導(dǎo)電性，而成本與以往的導(dǎo)電氟樹脂相當(dāng)。若將上述少量高取向CNT混入聚酯（PET）膜中，就可制成透明導(dǎo)電膜，光透過率達(dá)85%以上。目前這一材料正進(jìn)行市場開拓。

另外，該公司還研制了由鍍鎳或銅的粉末纖維（圖3）制成的浸潤液，將其涂覆在塑料片材上后制成多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，具有各向異性的放熱特性和電磁屏蔽性等特點(diǎn)，可用于電子設(shè)備和部件中。

圖3 粉末（左）和鍍鎳?yán)w維的SEM照片

13 能刺激和加速植物細(xì)胞生長的碳納米管

通常人們會認(rèn)為，碳納米材料對生物體具有潛在的毒性，但某些研究卻顯示，某些納米粒子對植物并無危害，相反可刺激和促進(jìn)其細(xì)胞更快生長。其中， Arkansas大學(xué)的研究表明：低劑量的多壁碳納米管（MWCNTS）可滲透到種子殼中，促進(jìn)其發(fā)芽，并激活和促進(jìn)西紅柿的生長。研究人員還首次發(fā)現(xiàn)，在很寬的濃度范圍內(nèi)， MWCNTS實(shí)際上可增進(jìn)超過50%的煙葉細(xì)胞的栽培（圖4）。目前，植物細(xì)胞栽培已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、甜料、染料和香水的商業(yè)生產(chǎn)。所謂改進(jìn)植物細(xì)胞的繁殖和生長實(shí)際上是指可增產(chǎn)55% ～64%。上述CNTS和其他納米粒子會影響植物生長過程的事實(shí)，在不久的將來定會革新農(nóng)業(yè)的實(shí)踐，并為植物培育與生長過程中的一系列問題提供解決方案。

圖4 在普通介質(zhì)、暴露于活性炭的細(xì)胞及500 μg/mL的MWCNT存在下，細(xì)胞增長的差異

14 能治愈褥瘡的功能性纖維及非織造布

日本關(guān)東天然瓦斯開發(fā)公司等開發(fā)了一種含碘的功能性纖維“ヨ一ドアミセル”，目前正推進(jìn)其應(yīng)用開發(fā)。該產(chǎn)品目前通過動物實(shí)驗(yàn)已確認(rèn)具有治療褥瘡的功效，而且以低藥量就可達(dá)到與涂有褥瘡治療劑片材同等的效果。其中功能性纖維“アミセル”是以酵素合成的直鏈狀淀粉與木漿粕為原料，與天然纖維素纖維融合而成的粘膠。這種在“アミセル”中均一分散酵素的合成直鏈淀粉具有包接的功能，可以保存抗菌成分等功能性物質(zhì)，其中含碘的產(chǎn)品便是“ヨ一ドアミセル”，它可制成具有抗菌功能的布料及非織造布等產(chǎn)品。這種創(chuàng)傷治愈材料很容易貼于褥瘡或皮膚潰瘍等患部，從而可減輕患者的治療處置負(fù)擔(dān)。

15 高感度乳腺癌患者專用乳罩

乳腺癌在西歐是最普遍的女性癌癥之一，僅德國每年就有5.8萬女性患者，其中60% ～ 70%的患者接受了殘留于乳房組織內(nèi)癌細(xì)胞的放射治療。這是一種軟治療，對患者皮膚會產(chǎn)生一些影響，如發(fā)紅、表皮浮動、剝落、膨脹而使傷口擴(kuò)大等，這些副作用往往令患者十分煩惱。此外，放射治療也會產(chǎn)生一些后遺癥，如穿戴普通的胸罩會有不適感。

圖5 高感度乳腺癌患者專用乳罩

德國研究者為此特別開發(fā)了適于經(jīng)過放射治療的乳腺癌患者穿戴的乳罩。著名的纖維研究所Hohenstein與AmoenaMedizin-Orthopaedie Fecknik公司共同開發(fā)了高感度乳癌患者用乳罩，它具有緩和患者經(jīng)放射線治療后皮膚過敏的癥狀。通過立體掃描患者得到其身體數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了縫孔等，并通過解析纖維素材的吸汗性和皮膚反應(yīng)等，完成了可抑制皮膚發(fā)炎的皮膚炎癥治愈方案。其產(chǎn)品如圖5所示。

16 新型生理衛(wèi)生巾用可自伸長纖維的非織造布

日本花王公司開發(fā)的聚烯烴系自伸長纖維及衛(wèi)生用非織造布曾獲得2011年度纖維學(xué)會技術(shù)獎，由于實(shí)現(xiàn)了柔軟性和伸縮性等物性共存，因此引起了世人的注目。目前該產(chǎn)品已受理發(fā)明專利 2 件，公開專利 3 件。

聚烯烴系自伸長纖維是以聚丙烯（PP）為芯材、PE為鞘材的芯鞘型復(fù)合纖維，經(jīng)紡絲、拉伸、卷曲、切斷工序并正確控制纖維的高次結(jié)構(gòu)，就可穩(wěn)定制得在熱作用下可自行伸長的纖維。至于非織造布，既要求具有衛(wèi)生制品所應(yīng)具備的柔軟性和強(qiáng)度，以及快速吸液性和低殘液量，還要求纖維的間距盡可能大，因此其在相關(guān)非織造布的制造工藝上也進(jìn)行了大量研究，并實(shí)現(xiàn)了突破。

17 可預(yù)測人體活動情況的“魔力地毯”

英國曼城大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)了可探測人跌倒和預(yù)測人體活動情況的新型“魔力地毯”（圖6）。他們將塑料光纖置于地毯的底層，當(dāng)有人踩踏地毯和走出圖案時(shí)該光纖會發(fā)生彎曲，這時(shí)其邊上的薄型電子儀器就會起到傳感器的作用，并將信號傳遞到計(jì)算機(jī)中，接著這些信號會被分析并顯示出腳印的圖像，可用于識別病人行走過程中的漸變或突然跌倒等事故。另外，它們還能顯示出逐漸變差的步伐或走路習(xí)慣的變化，從而可預(yù)測出跌倒等突發(fā)事件的發(fā)生。通過這種地毯可測出公共居住區(qū)的老人每年有30% ～ 40%跌倒過，說明在家中跌倒是老人最易發(fā)生的嚴(yán)重事故，而在醫(yī)院門口則約有50%的65歲以上的老人跌倒過?？茖W(xué)家們相信該技術(shù)和產(chǎn)品特別適用于醫(yī)院和有老年人的家庭，特別是發(fā)達(dá)國家日益嚴(yán)重的人口老齡化趨勢。另外，它還可檢測早期的化學(xué)品溢漏等。

圖6 魔力地毯適用于看護(hù)室、醫(yī)院和養(yǎng)老院

曼城大學(xué)的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)采用類似醫(yī)院掃描的新型層析X-射線攝影技術(shù)，通過在時(shí)髦地毯的表面采用光擴(kuò)散可繪制出平面圖像。該地毯可采集廣泛的個人信息，從生物化學(xué)到人體流體的化學(xué)信號等，這些整體信號足以檢測和應(yīng)對病人的情況變化。

此外，該地毯還可進(jìn)行廉價(jià)改型，以適應(yīng)居住者所需的活動空間，特別是適應(yīng)老齡化人口和長期不能自理的人群，并可無障礙地整合病人的活動空間或家具，例如安置墊子和墻等。

18 最抗燃的纖維

兩年前在美國的Techtextil North America展會上，PyroTex公司曾展示了一種迄今為止號稱最抗燃的纖維——“PyroTex^®”。這是一種改性聚丙烯腈纖維，極限氧指數(shù)（LOI）達(dá)43%，耐堿性、抗紫外光和耐溶劑性好，而最重要的是它不熔融、不熔滴、不產(chǎn)生有害煙霧。

2012年5月，該公司投入數(shù)百萬歐元在西班牙建設(shè)工廠，潛在產(chǎn)能約50 t/月。纖維纖度主要為2.2和3.1 dtex，短纖維長度為3.8 ～ 8.9 cm，可加工成非織造布、紡織品和復(fù)合材料等，主要應(yīng)用于公共建筑的內(nèi)飾材料、防護(hù)服、公共交通工具的防護(hù)材料、濾材及建筑材料等中。經(jīng)德國Hohenstein研究所檢測，該纖維通過了所有直接接觸皮膚的Ueke-Tex一級標(biāo)準(zhǔn)。它可與羊毛、棉花或粘膠纖維等混織，混入30%該纖維便可有足夠的抗燃性。目前，該產(chǎn)品已試用于冶金工業(yè)防電弧和電焊飛濺物的工作服內(nèi)外層、軍隊(duì)和消防員的頭套及內(nèi)外衣等中。此外還可加工成防火板、隔熱板、復(fù)合材料和內(nèi)裝飾織物等。這些制品都通過了 M1電氣焊試驗(yàn)、 F1煙密度毒性試驗(yàn)、美國輻射板燃燒試驗(yàn)及垂直燃燒試驗(yàn)。

19 電發(fā)熱非織造布

Norafin公司開發(fā)了一種導(dǎo)電非織造布，可用作加熱元件或電極。與以往的流體加熱器相比，該產(chǎn)品質(zhì)輕、操作簡便，而流體加熱器無柔曲性、價(jià)格貴，且能效較低；以往的由碳纖維等制成的導(dǎo)電織物或發(fā)熱紡織品，生產(chǎn)成本較高，易破損而造成短路，不柔軟，而該導(dǎo)電纖維非織造布發(fā)熱體則具有良好的懸垂性和柔軟性，易吸收樹脂，與電源接觸性良好，即使在低于48 V的電壓區(qū)域加熱，也可實(shí)現(xiàn)快捷而均勻的效果。該非織造布可通過水刺或針刺法制得，其電阻可通過導(dǎo)電纖維的混合比例加以調(diào)節(jié)，且可通過直接與電池等連接而作為可移動的加熱元件，用于各種戶外用途。

由該非織造布（克重100 g/m²）與聚酯樹脂結(jié)合形成的發(fā)熱體，可在短時(shí)間內(nèi)加熱至125 ℃，即使形狀相對復(fù)雜，也可做到均勻的熱分布。

20 柔性電子產(chǎn)品

北卡羅來納州立大學(xué)的紡織工程科學(xué)家們開發(fā)了一種導(dǎo)電納米涂料（圖7），可應(yīng)用于棉花、非織造布和聚丙烯紡織品等中，形成質(zhì)輕而又柔軟的系列功能性紡織品，可改進(jìn)太陽能電池、傳感器和各種微電子產(chǎn)品的性能。

圖7 有鎢納米涂層的石英纖維

早在2009年，該大學(xué)的化學(xué)與生物分子工程實(shí)驗(yàn)室就開始了這一創(chuàng)新研究，即通過被稱作原子層沉積的涂覆方法，將不同化學(xué)品暴露于紡織品的表面而發(fā)生自層壓反應(yīng)，其涂覆厚度相當(dāng)于人體頭發(fā)直徑的千分之一，這一獨(dú)特的性能開啟了由紡織品直接制成廉價(jià)電子產(chǎn)品的新思路。

這種導(dǎo)電納米紡織品的潛在商業(yè)應(yīng)用包括：①個人健康與環(huán)境監(jiān)控，即通過將布料傳感器嵌入制服中，就可實(shí)時(shí)監(jiān)測穿著者的心率、體溫和運(yùn)動軌跡；②可開發(fā)一種更快測定紡織品上納米涂層的導(dǎo)電性；③通過在涂覆紡織品上實(shí)現(xiàn)多層一體化，就可制成更小、更輕量的微電子設(shè)備。

從以上20種最新開發(fā)的功能性纖維的介紹中可以發(fā)現(xiàn)，通過功能化途徑可制得多種不同的功能性紡織品，從而開辟嶄新而又廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，使人們得以享用這些新產(chǎn)品和新技術(shù)帶來的巨大收益。同時(shí)，這些創(chuàng)新思路也有助于啟迪更多跨學(xué)科的科研人員創(chuàng)造出更多、更新奇的紡織品。